Wat gebeurt er precies als het ene celmembraan (het ‘omhulsel’ van een cel) fuseert met het andere membraan? Met computermodellen is dit wel al deels in kaart gebracht. Maar het hele proces nabootsen en vastleggen -en dan ook nog op beeld-, is nog niet eerder gedaan, vertelt Sommerdijk, universitair hoofddocent aan de faculteit Scheikundige Technologie. Het proces verloopt eigenlijk te snel om goed in beeld te brengen. “We wilden in feite twee liposomen op heterdaad betrappen”, licht hij toe.

Een liposoom is een kunstmatig deeltje dat bestaat uit een membraan dat een druppeltje water omgeeft. Membraanfusie vindt plaats bij alle levende cellen en zorgt voor het transport van bepaalde moleculen tussen en binnen cellen. Het membraan bestaat uit een dubbele laag van fosfolipiden, de moleculen die ook in levende wezens het hoofdbestanddeel zijn van het celmembraan. Liposomen staan in de belangstelling, omdat ze inhoud door membraanfusie kunnen overbrengen. Die inhoud zou dan ook een geneesmiddel kunnen zijn.

Laser
Het natuurlijke proces nabootsen, is nog niet zo gemakkelijk, zo ondervonden ook Sommerdijk en de vijf studenten die hem de afgelopen twee jaar assisteerden. Eric Creusen, student Biomedische Technologie, was er vanaf het eerste jaar bij. “Het onderwerp ‘the origin of life’ sprak me meteen aan. Het was erg leuk om in dit onderwerp te duiken en de experimenten te doen”, vertelt hij enthousiast.

Sommerdijk en de studenten hadden het idee om de deeltjes door warmte te laten bewegen en gebruikten daarvoor laser. Om goede beelden te kunnen krijgen, moesten de deeltjes vervolgens snel worden ingevroren. Dat gebeurde met vloeibaar ethaan. Wat in theorie een goed idee leek, bleek in de praktijk toch niet als gepland uit te pakken. Sommerdijk: “De laser leverde onvoldoende energie om de liposomen te bewegen. We konden ook niet altijd herleiden of de beelden bestonden uit additieven of uit de cellen. Bovendien hadden de studenten maar zo’n drie uur per week de tijd en dan moesten ook laser en microscoop beschikbaar zijn.”

In Leiden was dr. Alexander Kros op dat moment met een vergelijkbaar onderzoek bezig. Hij wilde met synthetische moleculen het effect van eiwitten in de natuur nabootsen. Waar ze in Leiden vooral keken naar wát er gebeurt, lag in Eindhoven de focus op hóe dat gebeurt. Eindhoven en Leiden bleken veel voor elkaar te kunnen betekenen. Sommerdijk:”Zij hadden de methoden om celfusie na te bootsen en te volgen. Met onze elektronenmicroscoop konden wij alles veel gedetailleerder bestuderen.” Voor Eric Creusen en de andere studenten was het overigens een bijzondere ervaring om mee te werken. De microscoop is één van de paradepaardjes van de TU/e en is zo’n duizend keer nauwkeuriger dan een lichtmicroscoop.

Sommerdijk en zijn studenten wilden dezelfde methodes gebruiken als in Leiden. Dat bleek nog niet zo gemakkelijk. Creusen herinnert zich, lachend: “Er was iets misgegaan met de koeriersdienst, waardoor de deeltjes vijf dagen vanuit Leiden naar hier onderweg waren. Het bleken klontjes te zijn geworden.”

Daarop werd besloten om de liposomen zelf te maken. Vervolgens lieten de studenten deze membranen stapsgewijs fuseren: eerst de buitenste lagen en later ook de binnenste lagen. De deeltjes werden opnieuw met vloeibaar ethaan bevroren. Daarnaast is er, in navolging van Leiden, gewerkt met lichtverstrooiing om de resultaten te verifiëren. De onderzoeksgroep in Leiden was erin geslaagd om met fluorescentie te bewijzen dat er uitwisseling was tussen de twee liposomen en dat daarbij niet ‘gelekt’ was. De deeltjes moeten met elkaar fuseren zonder te ‘knoeien’; de membranen moeten intact zijn gebleven. Bovendien moeten de liposomen in volume zijn toegenomen. De facetten die bij celfusie een rol spelen, hebben ze uiteindelijk in Eindhoven kunnen aantonen.

De beelden lieten een soort ‘Barbapapa-figuurtjes’ zien, zoals Sommerdijk het verwoordt. Bovendien hadden zich twee dubbellagen gevormd. “Binnen een minuut had er al veel fusie plaatsgevonden. Dat proces gaat razendsnel.” Creusen: “We waren in eerste instantie onzeker of alles wel klopte, omdat eerder zaken fout waren gegaan, maar onze bevindingen bleken toch echt juist te zijn.” Sommerdijk: “Doordat we dit natuurlijke proces hebben kunnen nabootsen, hebben we dadelijk meer mogelijkheden om celfusie van dichtbij te bestuderen.”/.