Wetenschap - 29 november 2011

Kleine druppels, grote mogelijkheden

Wageningse onderzoekers presenteren een apparaat om bacteriën te isoleren in waterdruppeltjes. Met de machine willen ze uiteindelijk bacterie-evolutie onderzoeken.

druppel.jpg
Het apparaat, in de vorm van een zwart kastje, maakt de druppels door om en om olie en water in een slangetje te pompen. Zo ontstaat er een parelketting van water- en oliedruppels met elk een inhoud van 100 nanoliter. Dat past tienduizend maal in een milliliter. Door weinig bacteriën op te lossen, bevat elke waterdruppel maar één of zelfs geen bacterie. Aangezien de druppelvolgorde niet verandert, kun je individuele bacteriën een experiment lang volgen. Dat is in een notendop het geheim van het apparaat.
Het apparaat bewees zich door nauwkeurig de minimale dosis te bepalen waarbij een antibioticum alle bacteriën doodt. De onderzoekers vulden hiervoor ruim dertienhonderd druppels met bacteriën die een fluorescerend eiwit maken. Bovendien kregen de druppels een steeds lagere dosis van het antibioticum cefotaxime. Twaalf uur lang volgden de onderzoekers hoeveel bacteriën in leven waren door de druppels in de slang heen en weer te bewegen langs een lichtdetector.
‘Het is een groot voordeel dat je zoveel bacterieculturen parallel kunt bekijken,' zegt Merijn Salverda, onderzoeker bij het Laboratorium voor erfelijkheidsleer. Het grote aantal metingen zorgt onder andere voor snellere en nauwkeuriger resultaten.
Het isoleren van individuele bacteriën is ook op zichzelf een voordeel. ‘Je kunt dan namelijk kijken naar fysiologische heterogeniteit,' zegt Arjan de Visser, universitair hoofddocent bij het laboratorium voor erfelijkheidsleer. ‘Dat is variatie die niet genetisch is.' Die ontstaat bijvoorbeeld door de manier waarop het DNA is opgerold en de ongelijke verdeling van eiwitten tussen dochtercellen.
Ondanks de voordelen is het apparaat nog niet uitontwikkeld. ‘We zouden bijvoorbeeld graag een continue bacteriegroei in stand houden,' zegt Salverda. Nu sterven de bacteriën nog en masse wanneer alle voedingsstoffen op zijn. Dit maakt het onmogelijk om ze voor lange tijd te volgen.
Over enkele jaren moet er een nieuw model zijn met meer mogelijkheden en minder kinderziektes. De Visser denkt dat het allerlei deuren gaat openen voor evolutieonderzoek: ‘We willen bijvoorbeeld gaan kijken naar de ‘evolueerbaarheid' van bacteriën. Hoe snel passen stammen zich aan.' Ook kan sneller worden bepaald welke combinatie van mutaties gunstig is, een zogeheten fitness landschap. De Visser: ‘Traditioneel doen we zo'n experiment in tien reageerbuizen. Door de grote variatie vind je maar één oplossing. Dit is meer verkennend, hier vind je ze allemaal.'
De ontwikkeling gebeurde in Europees verband maar vooral met een groep Franse natuurkundigen. De resultaten verschijnen begin december in het tijdschrift Lab on a Chip.

Re:ageer