Sciencepalooza

In de voetsporen van Antonie van Leeuwenhoek

Drie weken geleden zat ik met open mond naar een presentatie te kijken. Ik zag namelijk voor het eerst iets wat ik nog nooit had gezien. Hoge-resolutiefoto’s en 3D-animaties van processen, zó klein dat het bijna niet te bevatten is. Zo moeten mensen zich in de zeventiende eeuw ook gevoeld hebben, toen ze bijvoorbeeld voor het eerst spermatozoä zagen zwemmen.

Medium de groene amsterdammer 10 2013

Het zichtbaar maken van natuurlijke fenomenen die voorheen onzichtbaar waren, heeft altijd tot de verbeelding gesproken. Of het nu met een telescoop naar de sterren staren was, of met een microscoop kijken naar het allerkleinste. De Nederlander Antonie van Leeuwenhoek wordt nog steeds gezien als de grondlegger van de moderne microscopie en is daardoor van een blijvende betekenis voor de microbiologie. De lakenhandelaar uit Delft gebruikte voor het keuren van zijn stoffen een lens. Waarschijnlijk toen hij in aanraking kwam met het boek Micrographia van de Brit Robert Hooke is Van Leeuwenhoek zelf gaan sleutelen met lenzen. De autodidact kon, na enige inspanning, zijn vergrotingen opschroeven van 30x tot 240x. De rest is geschiedenis: bacteriën, rode bloedlichaampjes en spermatozoä werden vervolgens door Van Leeuwenhoek voor het eerst in beeld gebracht.

In de jaren dertig van de vorige eeuw werd een nieuwe stap gezet met de ontwikkeling van de elektronenmicroscopie (EM). Met EM kunnen structuren van één nanometer zichtbaar gemaakt worden (één miljoenste millimeter). Hierdoor werd het mogelijk om virussen of de verschillende onderdelen van een cel in detail te bestuderen. Een beperking van de traditionele EM-techniek is echter dat het preparaat behandeld moet worden (bijvoorbeeld met een kleuring) en dus niet in de ‘originele staat’ analyseerbaar is. Daarnaast kun je maar een piepklein deel van een preparaat bekijken en is het daardoor moeilijk te zeggen hoe een ander deel van het preparaat er tegelijkertijd uitziet. Laat staan een preparaat dat een dag later gemaakt is.

Deze problemen zijn nu minder relevant, onder meer door het werk van John Briggs van het Europese topinstituut EMBL. Briggs gebruikt namelijk een nieuwere versie van EM: de cryo-tomographie. Bij deze techniek worden preparaten heel snel met zeer koud ethaangas bevroren. Het preparaat blijft zo stabiel en lijkt onbehandeld. Verder worden er niet één, maar meerdere opnamen van het preparaat gemaakt vanuit een net iets andere hoek, waardoor er ruimtelijk inzicht wordt verkregen. Daarnaast kan er, door veel foto’s te nemen, nauwkeurig en met hoge resolutie een gemiddelde berekend worden van de vorm van een bepaalde structuur. Briggs is vooral geïnteresseerd in virussen en specifiek in hiv, het virus dat aids veroorzaakt. Hij genereert hoge-resolutie-3D-modellen van het virusdeeltje en onderzoekt transportprocessen die belangrijk zijn tijdens de infectie met hiv.

Briggs gaat in zijn nieuwste onderzoek zelfs nog een stap verder: in een model-systeem voor virussen markeert hij met fluorescente markers bepaalde eiwitten die specifiek zijn voor die verschillende stadia in de transportprocessen van de infectie. Zo kan hij aan zijn prachtige 3D-modellen een vierde dimensie toevoegen: tijd. Afgelopen zomer stonden binnen twee maanden wetenschappelijke publicaties in de belangrijkste wetenschappelijke vaktijdschriften Cell, Nature én Science. Briggs hoopt met zijn werk aan de wieg te staan van nieuwe antivirale middelen. Drie weken geleden gaf hij een verbluffende presentatie. Verbluffend door het aloude fenomeen: laten zien wat nog niemand eerder zag. Het gedachtegoed van Antonie van Leeuwenhoek is nog springlevend.