Moleculen straks onder scanner

Amsterdam

Waar de MRI-scanner in het ziekenhuis de hersenen in je hoofd in kaart brengt, gaat de nieuwe atomaire variant een flinke stap verder. ‘Hersenscans kijken naar miljarden atomen tegelijk, maar met onze beeldtechniek kun je moleculen atoom voor atoom in kaart brengen’, zegt hoofdonderzoeker Tim Taminiau van TU Delft. Samen met collega’s beschrijft hij in het vakblad Nature hoe hij met die nieuwe techniek een driedimensionaal beeld maakte van een systeem van 27 deeltjes.

Dat natuurkundigen eiwitten en andere moleculen nauwkeurig in kaart willen brengen, komt niet alleen voort uit nieuwsgierigheid naar de werking van de wereld op haar allerkleinste schaal. Zo spelen eiwitten bijvoorbeeld een belangrijke rol bij sommige ziekten. De werkzame stoffen in medicijnen bestaan uit kleinere moleculen die aan die eiwitten vastklinken. Wie een geneesmiddel wil ontwikkelen of precies wil weten hoe een bestaand geneesmiddel werkt, moet dus onder meer goed begrijpen hoe die moleculen aan elkaar vastklinken. Dat is theoretisch mogelijk met een MRI-scanner met atoomresolutie. Bij het bouwen van hun scanner maakten de fysici gebruik van het feit dat de meeste atomen zich gedragen als kleine magneetjes. De door Taminiau met zijn collega’s ontwikkelde techniek blijkt in staat om niet alleen het grootschalige gedrag van het resulterende magneetveld te zien, maar ook de bijdrage – en locatie – van elk individueel minimagneetje.

Overigens beschikken natuurkundigen op dit moment al over technieken die individuele atomen van voorwerpen in kaart kunnen brengen, al blijven die vooralsnog – letterlijk – steken aan het oppervlak. ‘Daarmee kun je niet binnenin materialen kijken’, zegt Taminiau. ‘Onze techniek is echter driedimensionaal.’

grote potentie

Fysicus Tjerk Oosterkamp (Universiteit Leiden) werkt zelf ook aan atomaire varianten van de MRI-scanner en is onder de indruk van het werk van de groep uit Delft. ‘Dit is prachtig onderzoek’, zegt hij. ‘Eiwitten driedimensionaal in kaart brengen is een belangrijk doel in ons vakgebied. Met dit resultaat halen ze nu een hogere resolutie dan met de techniek waaraan we hier in Leiden werken. Maar we geven niet op: het is belangrijk om veel dieper in moleculen te kunnen kijken dan zij nu kunnen.’

De potentie van dit soort technieken is groot. Niet alleen op het gebied van medicijnen, maar ook in de hoek van de biologie of materiaalkunde, zegt Taminiau. ‘Maar het is nog te vroeg om specifieke ziektes of materialen te benoemen die we hiermee kunnen onderzoeken.’ Daarom is volgens hem de huidige ontdekking vooral een mooie eerste stap. <