Hologram van een cel helpt onderzoek vooruit

25 jan, 2019

Bestuderen van een cel in 3D was al mogelijk met imagingtechnieken, maar met holotomografie kun je een 3D-opname maken van een levende cel zonder dat monstervoorbereiding zoals labeling nodig is.
Tomografie is het opbouwen van een driedimensionaal beeld, bijvoorbeeld van hersenen of cellen, door ze plakje voor plakje te scannen. Dat kan met heel diverse technieken, zoals elektronenmicrosopie, lichtmicroscopie, röntgenstraling (een CT-scan) of MRI.
Een van de nieuwste methoden is het gebruik van lasers waarmee verschillen in de brekingsindex onder verschillende hoeken in het biologische materiaal wordt gemeten. Dat wordt vervolgens vertaald naar structurele en chemische informatie. Het resulterende 3D-plaatje heet een holotomogram en is eigenlijk de optische variant van de CT-scan. Het levert een schat aan informatie over de levende cel zoals volume, oppervlak, vervormbaarheid, dichtheid van het cytoplasma, enzovoort. Je kunt aan alle kanten de cel bestuderen en bijvoorbeeld necrose of apoptose live volgen in 3D.
Groot voordeel is dat er geen labeling nodig is met kleurstoffen, zoals vaak voor het bestuderen van levende cellen. De verschillen in brekingsindex geven al genoeg contrast voor een goed beeld. Aan de andere kant levert een elektronenmicroscoop- of AFM-opname van een cel (zie foto) wel een mooi driedimensionaal beeld op, maar dit is vrijwel onmogelijk met levende cellen. Met holotomografie blijft de cel wel in leven en kun je toch een 3D-opname maken, zonder dat je het monster hoeft te prepareren.
De optica van deze metingen is gecompliceerd en vereist nauwkeurig afstemmen van de laserstralen. Een van de eerste bedrijven die dat onder de knie hebben en in een handzaam apparaat hebben verpakt zijn het Zuid-Koreaanse Tomocube met de HT-serie en het Zwitserse NanoLive met de 3D Cell Explorer. Beide apparaten zijn compact, eenvoudig te bedienen en de resolutie ligt rond de 100 nm.