Onderzoekers van de Universiteit Maastricht (UM) zijn er onlangs in geslaagd om met behulp van massaspectometrie imaging (MSI) dynamische veranderingen in de stofwisseling in beeld te brengen. Zij deden dat aan de hand van de omzetting van aminozuren in de lever.

Het is voor het eerst dat wetenschappers de dynamiek van biochemische processen in lichamelijk weefsel op deze manier in kaart hebben gebracht. De bevindingen van het onderzoeksteam, aangevoerd door Martijn Arts en Zita Soons onder leiding van Ron Heeren (M4I) en Steven Olde Damink (Chirurgie), is deze week gepubliceerd in de internationale editie van het Duitse wetenschappelijk toptijdschrift Angewandte Chemie.

Massaspectometrie Imaging

Massaspectrometrie imaging is een beeldvormingstechniek waarbij je met één opname een moleculaire kaart van het weefsel kunt samenstellen. Onderzoekers gebruiken de techniek onder meer om precies te bepalen waar bepaalde moleculen zich bevinden en hoe ze beïnvloed worden door bijvoorbeeld ziekten. “Eigenlijk maken wij de Google Maps van het lichamelijk weefsel”, zegt onderzoeker Martijn Arts. “Het bijzondere aan ons onderzoek is, dat we een methode hebben ontwikkeld waarmee wij voor het eerst moleculaire veranderingen op beeld hebben kunnen vastleggen terwijl ze plaatsvonden. En ook nog eens exact waar. Het betekent dat we in de toekomst veel nauwkeuriger kunnen bepalen hoe bijvoorbeeld tumorweefsel in een patiënt zich gedraagt. Dat is niet alleen belangrijke informatie voor het stellen van een diagnose, maar ook voor een eventuele prognose.”

Stofwisseling lever op beeld

Om hun onderzoeksmethode te testen injecteerden de wetenschappers het aminozuur fenylalanine in een gezonde muis. De lever zet dit essentiële aminozuur van nature om in tyrosine, een niet-essentieel aminozuur dat veel voorkomt in eiwitrijk voedsel als kaas, vlees of peulvruchten. Bij mensen met een leverziekte verloopt deze omzetting moeizaam. “Voor het goed in beeld brengen van dit biochemische proces hebben we naast lichaamseigen fenylalanine ook een tracer ingespoten, in ons geval stabiele isotopen”, vertelt Zita Soons.

“Stabiele isotopen kun je zien als een soort gps-tag die we met massaspectrometrie imaging kunnen detecteren. Op deze manier kunnen we precies zien waar het gelabelde fenylalanine in het weefsel heen gaat en wat er vervolgens mee gebeurt. Via MSI maakten we op drie vaste tijdstippen beelden van de enzymatische omzetting. Dat deden we steeds na 10, 30 en 60 minuten en de moleculaire veranderingen waren duidelijk zichtbaar. Het mooie is dat we deze methode ook voor heel veel andere metabolieten kunnen gebruiken.”

Unieke samenwerking

In het onderzoeksteam werkten wetenschappers van het Maastricht MultiModal Imaging Institute (M4I) en de School of Nutrition and Translational Research in Metabolism (NUTRIM) nauw met elkaar samen. Maar ook de oncologen van onderzoeksschool GROW, de radiologen van bestralingscentrum MAASTRO en de biochemici van het Cardiovascular Research Institute Maastricht (CARIM) waren betrokken bij het onderzoek.

“Een samenwerking van deze omvang op een oppervlakte van nog geen vierkante kilometer is vrij uniek”, zegt Arts. “Het vervolgonderzoek staat dan ook al in de steigers. Dat richt zich op tumorweefsel.”

Bron: Universiteit Maastricht