Nieuws

Imagingtechniek laat ontwikkeling Alzheimer zien Tot kleiner dan celniveau

Dankzij ‘Raman’ optische techniek, weten UT-onderzoekers nu de gebieden in het brein die zijn aangetast door Alzheimer, in beeld te brengen. Inclusief het gebied eromheen: nog niet aangetast, al wel afwijkend.

Alzheimer openbaart zich via eiwitconcentraties in het brein: als plaque, of als kluwen van draden. ‘Raman imaging’ brengt deze aangetaste gebieden scherp in beeld. Het mooie van de techniek is dat het mogelijk is om niet alleen naar de specifieke typen eiwitten te kijken die een rol spelen bij Alzheimer. Ook de aanwezigheid van water of lipiden, beïnvloed door het eiwit, is te meten. De onderzoekers hebben plakjes hersenweefsel onderzocht van vier breindonoren, van wie drie Alzheimer hadden.

De vierkante gebieden (links) zijn 30 bij 30 micrometer. De middelste afbeelding laat dit gebiedje zien met wit licht van de Raman microscoop, het rechter laat eiwitten zien (boven plaque en onder 'tangle' - kluwen). 

Uitbreiding gebied

De combinatie en bewerking van deze beelden levert veel nieuwe informatie op. De kern van het aangetaste gebied komt al helder en scherp in beeld, maar na beeldbewerking blijkt er ook een gebied omheen te liggen dat zich al lijkt ‘voor te bereiden’ op uitbreiding. Dit wijst erop dat de beelden ook informatie geven over de verdere verspreiding  van de ziekte in het brein. Zelfs in het hersensample van de controlepersoon, die niet aan Alzheimer leed, was al een klein gebied met eiwit-activiteit te meten. Dat kan de eerste indicatie zijn voor een neurodegeneratieve ziekte.

Raman image van hersenweefsel. De kern van het aangetaste weefsel is rood gekleurd. Lichtgrijs is gezond hersenweefsel. Opvallende uitkomst is het donkergrijze overgangsgebied tussen gezond en aangetast. 

Geen label nodig

Raman microscopie is een techniek waarbij het weefsel wordt belicht met een laser. In elk plakje hersenweefsel van 30 bij 30 micrometer zijn maar liefst 4096 spectra onderzocht met informatie over de chemische samenstelling. De energie van het weerkaatste en verstrooide licht, is een maat voor de chemische stoffen die aanwezig zijn in het sample. Het mooie van Raman is dat die stoffen niet eerst ‘gelabeld’ hoeven te worden, er is geen voorbehandeling nodig. In de chemische analyse is Ramanspectroscopie dan ook een krachtig instrument.

Kleiner dan cel

De microscoop is nu ingezet om plakjes hersenweefsel buiten het lichaam te onderzoeken, maar ook ‘in vivo’ onderzoek, om bij een operatie heel precies gebieden te kunnen aanwijzen, behoort tot de mogelijkheden. Een Raman microscoop meet, met een grote precisie, gebiedjes die kleiner zijn dan hersencellen. Daarmee is het een waardevolle aanvulling op bestaande medische imaging technieken, zoals MRI, CT en PET, die in de kliniek met name gebruikt worden om andere afwijkingen van de hersenen dan Alzheimer uit te sluiten. De Raman-plaatjes geven eiwitgebieden weer ter grootte van een cel, maar de gevoeligheid lijkt zelfs voldoende om gebiedjes met eiwitactiviteit aan te wijzen die kléiner zijn dan een neurale cel – zoals bij de gezonde controlepersoon.

Cees Otto, van de groep Medical Cell Biophysics van de UT, heeft zijn bevindingen gepubliceerd in Scientific Reports, een uitgave van Nature, samen met collega’s uit Leiden en uit Spanje en Oostenrijk.

Het paper Hyperspectral Raman imaging of neuritic plaques and neurofibrillary tangles in brain tissue from Alzheimer’s disease patients, door Ralph Michael, Aufried Lenferink, Gijs Vrensen, Ellen Gelpi, Rafael Barraquer en Cees Otto’, verschijnt in Scientific Reports. Het artikel staat al online.

Wiebe van der Veen
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)