In de afgelopen twee decennia hebben biotechnologische innovaties het vermogen van lichtmicroscopie voor beeldvorming verbeterd

Dankzij een nieuw onderzoek zijn er betere mogelijkheden voor lichtmicroscopie van levende zenuwcellen buiten het lichaam, wat zeer nuttig zou kunnen zijn voor neurologische toepassingen.

In de afgelopen twee decennia hebben biotechnologische innovaties het vermogen van lichtmicroscopie voor beeldvorming verbeterd. Hierdoor verbetert het onderzoek naar neurologische ziektes. Tegelijkertijd breiden ook de mogelijkheden voor het gebruik van levende cellen buiten het lichaam (in laboratoria) uit. Dit creëert een toenemende behoefte aan omstandigheden die beter zijn aangepast aan beeldvorming van levende cellen buiten het lichaam.

Het probleem met lichtmicroscopie bij levende cellen buiten het lichaam, is dat er door het licht onbedoelde beschadiging van cellen kan plaatsvinden. Dit komt doordat optische technologie bepaalde bijproducten kan laten ontstaan bij het kweken van cellen, en deze bijproducten kunnen celdood veroorzaken. Dit verhindert de beeldvorming van de levende cellen in laboratoria. Het beperken van de intensiteit en duur van blootstelling aan licht kan deze beschadiging gedeeltelijk verminderen, net als het gebruik van langere golflengten. Het lost het probleem echter niet compleet op, want het is moeilijk om de zenuwcellen zelf in goede staat te onderhouden. 

Wat hebben de onderzoekers gedaan?
Wetenschappers van Flinders University in Australië hebben  onderzoek gedaan naar een beter neuromedium om te gebruiken bij beeldvorming van levende cellen in laboratoria. Een neuromedium is een stof die tussen zenuwcellen zit. Het medium wat de onderzoekers wilden ontwikkelen, zou gespecialiseerd moeten zijn in functionele beeldvormingsonderzoeken. Het zou de activiteit van de zenuwcellen moeten ondersteunen en celbeschadiging door licht moeten verminderen. 

Om aan de behoeften voor het neuromedium te voldoen, hebben de wetenschappers de formule van een ander medium gebruikt en dit aangepast. Het gebruikte medium dat de onderzoekers gingen aanpassen, was het BP medium. Toen de onderzoekers de onderdelen die op licht reageerden uit het BP medium verwijderden, ontdekten zij dat de beeldvorming verbeterde en de celbeschadiging verminderde. Zij noemden hun ontwikkelde neuromedium, het BPI medium.

De osmotische waarde van het BP medium werd niet aangepast. Dit is een belangrijke eigenschap die de wetenschappers wilden behouden, aangezien het vergelijkbaar is met dat van het natuurlijke medium in de hersenen: hersenvocht (CSF medium). 

Vergelijking met andere media
De onderzoekers hebben ter vergelijking de prestaties van het ontwikkelde BPI medium vergeleken met andere media die momenteel beschikbaar zijn voor het kweken van weefsel in laboratoria. Ze onderzochten de beeldvormingsprestatie, de mate van cel beschadiging door licht, en de eigenschappen van de cellen. 

Het BPI medium bleek uit de onderzoeken de absorptie en fluorescentie over het zichtbare lichtspectrum te verminderen. Hierdoor verbeterde het BPI medium dus de beeldvormingscapaciteit, en ondersteunde zij de neuronale functie van de gekweekte zenuwcellen in het lab. De resultaten uit de vergelijking met de andere media, lieten zien dat BPI beter presteerde op de onderdelen dan de andere media. 

Mogelijkheden in de toekomst
Gepersonaliseerde behandelingen met zenuwcellen afkomstig van de patiënten zelf, zullen baat hebben bij het onderzoeken van de werking van geneesmiddelen op de zenuwcellen in laboratoria. 

De eigenschappen van het BPI medium zijn in staat de kwaliteit van de resultaten voor veel lichtgestuurde experimenten in laboratoria te verbeteren, in het bijzonder de experimenten die een hoger lichtvermogen vereisen. 

Het medium zou ook een nuttig hulpmiddel kunnen zijn voor neurologische en psychiatrische toepassingen in de toekomst.

De studie van de onderzoekers is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Research Journals.