Première: volg live de ontwikkeling van larve tot volwassen worm
Onderzoekers van FOM-instituut AMOLF ontwikkelden een microscopietechniek waarmee ze voor het eerst live de ontwikkeling van de cellen van de worm C. elegans kunnen volgen, dus in een groeiend, etend en bewegend organisme. Volgende stap is om ook zicht te krijgen op de rol van omgevingsfactoren op de ontwikkeling. De onderzoekers publiceren hun bevindingen op 25 augustus in Nature Communications.
Bij mens en dier staat de periode na de geboorte in het teken van groei en ontwikkeling. Hoe dit proces zich manifesteert in de cellen van een organisme bleef echter tot nu toe verborgen. Met de nieuwe techniek komt dit proces in beeld: het is nu mogelijk is om op het niveau van individuele cellen, tijdens de hele ontwikkeling van larve tot volwassen dier, de celontwikkeling te volgen.
Van larve tot worm
Een belangrijk onderdeel van de nieuwe microscopietechniek is de time-lapse-film, waarbij effecten die traag verlopen, versneld in beeld komen. Groepsleider Jeroen van Zon vertelt: "De uitdaging bij het gebruik van time-lapse voor het bestuderen van de post-embryonale ontwikkeling is de beweeglijkheid van organismen. Dit maakt het voor ons lastig om ze in dit ontwikkelingsstadium onder de microscoop op de juiste plek te houden." De worm C. elegans bood uitkomst. Het diertje is klein en groeit bovendien in slechts twee dagen van larve tot volwassen worm.
Van Zon en zijn team plaatsten C. elegans larven in microkamertjes ter grootte van de doorsnede van een haar, zodat ze zich binnen het blikveld van de microscoop ontwikkelden tot volwassen worm. Met een microscoop met een zeer korte sluitertijd (één tot tien milliseconden) maakten de onderzoekers scherpe afbeeldingen, zelfs als de larven snel bewogen. Het resultaat is een time-lapse-film van de ontwikkeling van een pasgeboren larve van honderd micrometer, tot een één millimeter lange volwassen worm.
Biologische klok
Met de nieuwe microscopietechniek is het mogelijk meer te weten te komen over post-embryonale ontwikkeling, ook van mensen. Bijvoorbeeld de nog onbeantwoorde vraag hoe het lichaam precies weet wanneer belangrijke veranderingen, zoals het wisselen van het melkgebit, zich moeten voltrekken. Over de 'biologische klok', die dit precieze moment bepaalt, is nog weinig bekend. Net als bij de mens verloopt de ontwikkeling van de worm C. elegans ook volgens een bepaald ritme. De onderzoekers zagen hoe bepaalde eiwitten, die voor het experiment fluorescent waren gemaakt, iedere tien uur in de larven werden geproduceerd. Een biologische klok stuurt deze eiwitproductie, die nu voor het eerst op film is vastgelegd.
De rol van de omgeving op de ontwikkeling
Nu het mogelijk is om ontwikkeling op het niveau van individuele cellen te volgen, in een groeiend en bewegend organisme, komt de volgende stap in beeld. Van Zon wil de time-lapse-microscopietechniek gebruiken om te begrijpen hoe omgevingsfactoren zoals dieet de ontwikkelingsklok van C. elegans beïnvloeden. "Net als bij de mens bepalen signaaleiwitten, zoals bijvoorbeeld insuline, deze wisselwerking," vertelt Van Zon. "Daar willen we meer over weten en deze techniek biedt veel perspectief!"
Video
Time-lapse-film van de biologische klok in C. elegans wormen
Referentie
Nicola Gritti, Simone Kienle, Olga Filina en Jeroen Sebastiaan van Zon, Long-term time-lapse microscopy of C. elegans post-embryonic development, Nature Communications, DOI 0.1038/NCOMMS12500.
Contactinformatie
Jeroen van Zon, (020) 754 71 72.