Categorie archieven: biologie

Bacterie ‘poept’ isobuteen

Geplaatst op door
Beantwoorden

C'est sur le site de Pomacle, à 15km de Reims, que sera produit le premier hydrocarbure vert © FRANCOIS NASCIMBENI/AFP

© FRANCOIS NASCIMBENI/AFP In Pomacle, 14 km van Reims, zal voor het eerst ‘groen’ op semi-industriële schaal isobuteen worden geproduceerd

Het einde van de petrochemie is al vaker voorspeld. Sinds ergens in de jaren ’80 de biotechnologie in beeld kwam samen met wat andere technologieën zoals de membraantechniek, werd het eind van de aardoliescheikunde aangekondigd. Dat is niet gebeurd. Maar we laten niet af. In Frankrijk is het bedrijf Global Bioenergies weer eens aan het zagen aan de poten van de petrochemie. Dat bedrijf heeft een proces ontwikkeld, waarbij genetisch aangepaste E-coli-bacteriën isobuteen maken van suikers (normaal maken E coli’s geen isobuteen). Isobuteen is een belangrijk uitgangsstof (jaarlijks zo’n 15 miljoen ton) voor de productie van allerlei chemische producten, onder (veel) meer rubbers en kunststoffen, en wordt ‘bereid’ uit aardolie. Nu nog. Als het proces zich ook op grote(re) schaal bewijst, dat is in de chemische industrie vaak de ‘halsbreker’, heeft de aardolie-industrie er geduchte concurrent bij, die, zegt het bedrijf, nog groen is ook. Dat wil zeggen: het productieproces is zuinig in het afgeven kooldioxide. Er zijn natuurlijk andere processen waar uitgaande van biomassa biobrandstoffen worden gemaakt met behulp van micro-organismen. Een groot probleem is meestal de scheiding: hoe haal ik mijn kostbare waar uit die bacteriesoep? Bij isobuteen (of beter methylpropeen) is die scheiding van ‘soep’ en product geen probleem. Methylpropeen is een gas en zal vanzelf aan de ‘soep’ ontsnappen. Je hoeft het alleen maar af te vangen. Bijkomend voordeel is dat het eindproduct de bacterie niet vergiftigd (voor die bacterie is isobuteen een afvalproduct).
Maar nog steeds moet het proces zich in de praktijk bewijzen. In het Franse Bazancourt-Pomacle (Marne) is een proeffabriek gebouwd, die op (semi)industriële schaal moet laten zien dat het proces ook echt levensvatbaar is. De Franse staat gelooft er in. Die is al met € 5,2 miljoen over de brug gekomen. Een niet zo’n klein probleem is dat de E coli’s moeten worden gevoed met suiker, waarmee dit proces een concurrent wordt van de suikerafnemer. Dat is een zwak punt. Het bedrijf, dat in 2008 is opgericht, zou ook mikken op de ontwikkeling van andere processen voor de productie van ‘aardolie’producten.

Bron: Futura Sciences

De bom zegt: Ja, we maken hersencellen aan

Geplaatst op door
Beantwoorden

Kirsty SpaldingKirsty Spalding van het Karolinska-instituut in Stockholm

Een overigens verderfelijk menselijk product als de atoombom blijkt toch nog ergens goed voor te zijn. Al jaren speelt de discussie of wij mensen gedurende ons leven nieuwe hersencellen aanmaken. Zeer lang is gedacht dat dat niet zo was, al waren er van diverse kanten aanwijzingen dat het wel eens anders zou kunnen zijn. De discussie is leuk geweest. Het lijkt nu wel onomstotelijk dat hersens ook gedurende ons leven nieuwe cellen aanmaken, zij het in een klein deel van onze hersenen, zo heeft Kirsty Spalding van het Zweedse Karolinska-instituut gevonden. Die celverversing komt met name voor in de hypocampus.
Wat heeft die atoombom daar nu mee te maken? Simpel. Een atoombom verspreidt straling, onder meer, in de vorm van deeltjes zoals de instabiele koolstofisotoop C-14. Omdat cellen (ook) koolstof uit de atmosfeer integreren in hun DNA is te bepalen of er sedert de geboorte nieuwe hersencellen worden aangemaakt. In de jaren ’50 en ’60 zijn veel bovengrondse kernproeven gehouden, tot die abrupt in 1963 stopten. In die periode moeten cellen dus een hogere dosis C14 bevatten dan in de jaren ervoor of erna en dat geldt dus ook voor nieuw aangemaakte cellen.
Dat hersenen ook tijdens de volwassenheid nieuwe cellen produceren was al in 1998 ontdekt (ook in Zweden), maar de onderzoeksmethode bleek te riskant en die proef is nooit meer herhaald. De uitslagen van deze proeven zijn daardoor nooit bevestigd. Vandaar dat de discussie bleef. Wel bleek uit dierstudies dat in het gebied van de hypocampus, verantwoordelijk voor geheugen en voor leren, zich nieuwe cellen vormden tijdens het leven van de dieren.
Spalding en haar medewerkers hebben lang gesleuteld aan de ouderdomsbepalingsmethode aan de hand van het C14-gehalte. Die methode werd gebruikt voor het bepalen van de ouderdom in forensisch onderzoek en voor het bepalen van, bijvoorbeeld, de omzettingsgraad van vetcellen, maar voor het bepalen van de leeftijd van hersencellen was de methode te onnauwkeurig. Spalding is vijf jaar bezig geweest om een methode te ontwikkelen de ruwweg 20 miljoen neuronen van de gyrys dentatus (oftewel getande winding; onderdeel van de hypocampus) te isoleren van de hypocampus-cellen en die te ontdoen van hun DNA. De volgende vijf jaar besteedde ze aan het ontwikkelen van manieren om het gewonnen materiaal  te prepareren en aan het bepalen van het C14-gehalte met behulp van deeltjesversnellers.
Na al die soms wat frustrerende voorarbeid werd besloten in het diepe te springen met de hersens van 55 overledenen (die daarvoor toestemming hadden gegeven). De extractie van het DNA gebeurde in Zweden. Het C14-gehalte werd bepaald door het Lawrence Livermore-instituut in de VS. Op basis van een wiskundig model berekende Spalding vervolgens aan de hand van de meetresultaten de vernieuwingsgraad van de hersencellen. Zij kwam tot de conclusie dat eenderde van de hypocampus-cellen regelmatig wordt ververst: gemiddeld 1400 nieuwe cellen per dag.
De Duitse neurowetenschapper Gerd Kempermann stelt dat de uitkomst van Spaldings onderzoek een spectaculaire bevestiging is van de proefneming in 1998. “Het lijkt er op of hiermee de zaak is beslist”, zegt hij in Science.
Kempermann stelt dat zijn en andere onderzoeken bij muizen doen vermoeden dat nieuwe hersencellen een bepaalde functie hebben. Te denken valt aan het onderscheid maken tussen twee zaken in eenzelfde categorie of het vergelijken van nieuw geleerde dingen met reeds opgeslagen kennis. Andersom is het echter ook heel goed mogelijk dat het vernieuwen van hersencellen helemaal niet zo belangrijk is. De overlevingskans van mensen wordt niet zo zeer bepaald door de hoeveelheid nieuw aangemaakte cellen, maar juist door het vermogen oude hersencellen ‘geladen’ met kostbare ervaring levenslang te bewaren, is dan de redenering. In vergelijking met vissen, reptielen en vogels hebben mensen maar een zeer beperkt vermogen nieuwe hersencellen aan te maken en dan nog in een klein gebied. Het zou eerder de vraag zijn waarom de mens dat, beperkte, verversingsvermogen nog steeds heeft.

Bron: Science

Is wifi slecht voor tuinkers?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Tuinkerszaadjes ontkiemen niet in de buurt van wifi-routers Vijf meisjes van groep negen van een basisschool in het Deense Hjallerup (Noord-Jutland) hebben via een simpele proef aannemelijk gemaakt dat elektromagnetische straling van wifi-routers negatief effect heeft op de groei van planten. Eigenlijk wilden ze onderzoeken of het mogelijk is dat de straling van mobiele telefoons effect heeft op hun concentratievermogen. Ook zou die straling verantwoordelijk kunnen zijn voor hun slaapproblemen. De meisjes hadden geen mogelijkheid dat uit te zoeken en verzonnen toen de proef met de routers (twee, omdat ze dachten dat die evenveel straling afleveren als een mobieltje) en tuinkerszaad. Ze maakten 12 schaaltjes met tuinkerszaad en zetten zes daarvan in een ruimte met de wifi-routers en zes in een ruimte zonder. Na twaalf dagen bleken de ‘wifi-loze’ zaadjes zich ontwikkeld te hebben tot mooie groene kiempjes, terwijl de ‘wifi-zaadjes’ nauwelijks tot niet ontkiemd waren. Verschil in warmte zou het verschil in groei niet kunnen verklaren, omdat, volgens biologielerares Kim Horsevad, de schaaltjes in beide kamers even vochtig werden gehouden, terwijl de temperatuur thermostatisch werd geregeld. Het blijkt dat eerder onderzoek aan de Universiteit Wageningen al het vermoeden heeft doen rijzen dat elektromagnetische straling van routers niet goed is voor planten.
Is wifi schadelijk voor plant en mens?
Het onderzoek van de vijf meisjes heeft internationaal de aandacht getrokken. Prof. Olle Johansson van het Zweedse Karolinska-intituut, die zich bezig houdt met hersenonderzoek, heeft volgens de Amerikaanse tv-zender ABC plannen de proef te herhalen.

Bron: ABC News

Gif detecteren met je slimtel

Geplaatst op door
Beantwoorden

Toxische stoffen meten met je iPodMet een optisch voorzetstuk van € 150 kun je je slimtel (vulgus smartphone) ombouwen tot een spectrometer van € 40 000, waarmee je een breed scala aan stoffen kunt detecteren en meten in welke hoeveelheid die stoffen aanwezig zijn. Die simpele spectrometer is ontwikkeld door studenten van de universiteit van Illinois, die hun werk verrichtten onder de hoede van prof.Brian Cunningham. Met het voorzetstuk en hun slimtel kunnen onderzoekers nu ter plekke milieutests doen, medische diagnostiek bedrijven, de kwaliteit van het grondwater testen of voedsel controleren op giftige bestanddelen. Van de telefoon wordt de camera gebruikt en zijn rekenvermogen. Bij dat veldwerk is het ook handig dat zo’n mobiele telefoon is uitgerust met GPS. Dan kan meteen gearchiveerd worden waar de metingen hebben plaatsgevonden.
Het ‘hart’ van het sensorsysteem is een fotonisch kristal of eigenlijk een microscoopplaatje met fotonische kristallen. Zo’n plaatje is specifiek voor een bepaalde stof. Fotonische kristallen kaatsen licht van een bepaalde golflengte (=kleur) terug en laten de rest door. De verandering van kleur is een maat voor de concentratie van die stof.
Zo’n test duurt maar een paar minuten en zou net zo nauwkeurig zijn als een test in het lab met een ‘volwassen’ spectrometer van € 40 000. Het is de bedoeling de ‘iPodbiosensors’ begin volgend jaar op de markt te brengen. Voorlopig is het biosensorvoorzetstuk alleen nog geschikt voor de iPhone, maar er wordt aan gewerkt die ook op de Android-telefoons van Google te laten werken. Ook zal het scala aan stoffen worden uitgebreid, dat met de foonspectrometer kan worden gemeten.

Bron: ScienceDaily

Kunnen we regenereren als salamanders?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Als salamanders of hagedissen onderdelen kwijtraken, waardoor dan ook, dan groeien die weer aan. Dat is een mooie eigenschap en het zou handig zijn als dat bij de mens ook zou gebeuren. Dan zou een mankement aan een wervelkolom, bijvoorbeeld een dwarsleasie, of schade aan de hersens simpelweg weer kunnen worden hersteld. Hoe flikken die beesten dat toch? Uit Australisch onderzoek blijkt dat macrofagen, gespecialiseerde cellen die de ‘rommel’ in het lichaam opruimen, daarin een belangrijke rol spelen. Als deze cellen systematisch werden verwijderd bij salamanders, dan bleken de dieren niet meer in staat tot regeneratie. “Vroeger dachten we dat de macrofagen juist regeneratie tegenhouden, maar dat blijkt dus niet het geval”, zegt onderzoeksleider James Goodwin. “Als de macrofagen niet vroeg in het genezingsproces aanwezig zijn, dan doet regeneratie zich niet voor. Het gaat er nu om uit te vinden hoe macrofagen daar aan bijdragen.” Salamander regenereert littekenloos
Alle dieren, ook mensen (en planten), hebben een zeker ’talent’ voor regeneratie – de huid herstelt zich weer na verwonding, gebroken bot groeit weer aan elkaar – maar dat valt in het niet bij die van salamanders en hagedissen. Het lijkt er op dat een aantal dieren in aanleg die veel rigoureuzere mogelijkheid tot regeneratie nog wel heeft, maar dat die in de meeste gevallen is ‘verschrompeld’ tot wat wond- en botgenezing. “Mogelijk”, zegt Goodwin, “dat we in staat zijn het volume van deze processen weer wat op te schroeven.”

Bron: Eurekalert (foto Monash-universiteit)

Hydrogel maakt hersens doorzichtig

Geplaatst op door
Beantwoorden

In Amerika hebben ze grootse plannen om de raadselen van de hersenen op te lossen en ook Europa wil op dat terrein niet achterblijven. De doelen zijn ambitieus, maar voorlopig weten we eigenlijk nog maar verrekt weinig van dit edele orgaan. Het kost ons zelfs moeite om een goed beeld te krijgen van werkende hersens.
Bij de Stanford-universiteit in Amerika hebben ze volgens de New York Times een techniek ontwikkeld om, dode, hersens doorzichtig te maken met een hydrogel. De onderzoekers noemen hun techniek Clarity, helderheid. Met behulp van die truc kan de hele fijne structuur tot op celniveau worden bekeken, zonder de hersens aan stukken te hoeven snijden.
Hersens zijn normaal niet doorzichtig. Dat komt door de in de hersens aanwezige lipiden, vetachtige stoffen. Nu zou je die lipiden kunnen verwijderen, maar dan valt het hele boeltje uit elkaar: lipiden maken ook deel uit van de celmembranen. Vandaar dat de onderzoekers een truc hebben gebracht: hydrogels erin, voor het bewaren van de structuur, en de lipiden er vervolgens uit. Het resultaat (zie filmpje): een fraai doorzichtig stel hersens (in dit geval muizenhersens).
Kwanghun Chung, hoofdauteur van het artikel dat over Clarity in Nature verschijnt, wil in een nieuw op te richten lab de techniek verfijnen. De techniek werkt overigens niet alleen bij hersens. Ook het hart, de lever en de longen is met deze techniek doorzichtig te maken.

Nagekomen: Ik lees net bij Wire dat een muis microledjes in zijn hersens heeft gekregen om zijn gedrag te beïnvloeden. Dat vind ik nou vooruitgang…

Bron: New York Times/Stanford-universiteit

Een heldere kijk in levende hersenen

Geplaatst op door
Beantwoorden

Het is lastig in hersens te kijken, vooral als ze nog toebehoren aan een bewegend, levend wezen. In het Amerikaanse Brookhaven National Laboratory, onderdeel van het ministerie van energie, is een methode ontwikkeld om met behulp van licht en scheikunde, indirect, de hersenactiviteit van levende en bewegende dieren te bekijken. Daarbij wordt de hulp ingeroepen van lichtgevoelige eiwitten, die bepaalde cellen stimuleren die op hun beurt weer met behulp van de PET-techniek en een radioactieve stof kunnen worden ‘gelezen’. Daarmee zou, volgens een publicatie in Journal of Neuroscience, nu direct kunnen worden bekeken hoe bepaalde processen in de hersenen verlopen, zo meldt sciencedaily.com.

Hersenscan met PET Panayotis Tanos van Brookhaven National Laboratory

Zo’n techniek komt van pas bij de bestudering van bepaald, specifiek gedrag, maar ook van door ziekte aangetaste hersenen. De gedachten gaan dan ook meteen uit naar de ziekte van Parkinson of Alzheimer. Met deze techniek is ook te bekijken hoe medicijnen uitwerken of hoe narcotica de hersenen beïnvloeden, zo is het idee.
Volgens hoofdauteur Panayotis Thanos, een neurowetenschapper verbonden aan het Amerikaanse instituut voor alcoholisme, combineert de techniek de recente ontwikkelingen op het gebied van optogenetica, waarbij licht en lichtgevoelige eiwitten worden gebruikt voor het aansturen van hersencellen, met de door Brookhaven gebruikte ‘historische’ techniek van het volgen radioactief gelabelde stoffen met behulp van de PET-techniek.
Onproblematisch is de techniek niet. Op de een of andere manier moet er licht in de hersens gebracht worden en de PET-opnames vereisen een stilliggende ‘patiënt’. De onderzoekers gebruikten een gemodificeerd virus om het lichtgevoelige eiwit in bepaalde hersencellen van een rat te brengen. Door lichtstimulering via een glasvezel kon, via een radioactieve stof (18-fluordesoxyglucose, die als celbrandstof dienst moest doen in plaats van het natuurlijke glucose) de activiteit van het bedoelde hersengebied bekeken worden. De PET-scan wordt weliswaar gemaakt onder verdoving, daarvoor moet de rat stilliggen, maar omdat het radioactieve 18-FDG werd ingespoten terwijl het beestje nog ronddarde, zou de scan een beeld geven van wat er in die dartele toestand met die hersencellen gebeurde.
Het onderzoek richtte zich vooral op dat deel van de hersenen dat gevoelig is voor beloning en daarom ook van interesse voor het verslavingsonderzoek, de nucleus accumbens, maar dat heeft natuurlijk alles te maken met de interesses van Thanos.
Bron: sciencedaily.com

3d-structuur eiwit met synchotron ‘bekeken’

Geplaatst op door
Beantwoorden

Onderzoekers van het Instituut voor biotechnologie en biomedicijnen van de autonome universiteit van Barcelona hebben, in samenwerking met enkele andere Spaanse onderzoeksinstellingen, de ruimtelijke structuur van eiwitten opgehelderd met behulp van een synchotron (de Alba). Het ging om het eiwitpaar LC8-NeK9, dat een rol speelt bij het bundelen en scheiden van chromosomen tijdens de celdeling. Het zou voor het eerst zijn dat de ruimtelijke structuur van eiwitten zou zijn bepaald met behulp van een synchotron (preciezer gezegd met de XALOC-bundel van de Alba). De onderzoekers zouden met het driedimensionale beeld van de eiwitten nieuwe inzichten hebben verworven in het mechanisme van de eiwitbinding en daarmee van de juiste sturing van de celdeling en andere celprocessen. Dat soort kennis zou van pas kunnen komen bij therapieën voor ziektes waar celdeling een rol speelt, zoals kanker. De ruimtelijke structuur van een eiwit (4gdf)
In zijn algemeenheid is het ophelderen van de ruimtelijke structuur van eiwitten belangrijk om inzicht te verkrijgen in de werking van deze voor het leven onontbeerlijke groep chemische verbindingen. Eiwitstructuren worden meestal bepaald aan de hand van eiwitkristallen, maar lang niet alle eiwitten laten zich (makkelijk) kristalliseren. Van vele eiwitten is de driedimensionale structuur nog steeds niet bekend.
Bron: Alpha Galileo

Huidcel, wordt hersencel (bij apen)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Geïmplanteerde hersencel
De geïmplanteerde hersencellen hadden zich na zes maanden volledig normaal ontwikkeld te hebben, zo bleek uit opnamen met een fluorescentiemicroscoop

Uitgaande van volwassen huidcellen, via ‘omprogrammering’ omgevormd tot pluripotente stamcellen, heeft een onderzoeksgroep van de universiteit van Wisconsin onder leiding van prof. Su-Chun Zhang hersencellen gevormd, die in de eigen hersenen van drie rhesusapen werden ingebracht. Daar ontwikkelden de hersencellen zich tot volwassen hersencellen als neuronen of gliacellen, zo bleek uit opnamen zes maanden na de transplantatie. De ingebrachte hersencellen waren kenbaar aan hun afwijkende fluorescentie-eigenschappen. Omdat het om ‘lichaamseigen’ cellen ging, traden er geen afweerreacties op. Ook zouden zich geen kankercellen hebben ontwikkeld, zoals normaal gesproken nogal eens voorkomt bij stamceltransplantaties. De transplantatie is uitgevoerd met behulp van MRI-technieken. De drie rhesusaapjes die nieuwe hersencellen kregen toegediend, hadden een laesie in de hersens die verantwoordelijk is voor de ziekte van Parkinson.
Hoewel de transplantatie veelbelovend was heeft die nog niet bewezen dat op deze wijze hersenaandoeningen kunnen worden gerepareerd. Er werden te weinig cellen ingebracht om de dopamine-aanmakende cellen (mensen met de ziekte van Parkinson hebben een tekort aan dopamine) te vervangen en de bewegingen van de aapjes werden er niet beter op. Volgens Zhang zal eerst moeten worden bewezen dat met deze techniek ook daadwerkelijk de neurologische aandoening kan worden gekeerd. Ook de veiligheid van de ingreep moet buiten kijf zijn. Het ziet er niet naar uit dat deze techniek snel bij mensen zal worden toegepast.

Bron: Futura-Sciences