Zicht op de kern

Delft Integraal, Juli 2010

Als je dr. David Grünwald naar zijn specialisme vraagt, zegt hij: “De afbeelding van moleculen binnen de kern van een levende cel.” Het duurt even voordat de betekenis van dit simpele zinnetje doordringt.

Klik op afbeelding voor .pdf

Hoezo, moleculen zien met een optische microscoop? Daar zijn ze toch te klein voor? Moleculen zien binnen een levende cel, dus je kunt allerlei levensprocessen live zien gebeuren? Het blijkt te kunnen. Grünwald heeft zo vastgesteld dat het tweehonderd milliseconden duurt voordat een RNA-molecuul zich door de kernwand naar buiten heeft gewurmd en dat een gemiddeld eiwit in vijf tot tien milliseconden naar binnen is. “Het mooist was nog te zien hoe een RNA-molecuul de ene na de andere kernporie probeerde. Dan bleef het ergens een seconde hangen en ging weer verder. Totdat het bij een porie kwam die het doorliet.”
Grünwald (34) kan fascinerend vertellen over een wereld die hij als een van de weinigen zichtbaar kan maken: het levende complex van een cel. Na een jaar rechtenstudie in Frankfurt (“Ik wilde iets goeds doen voor de mensheid, maar rechten studeren ging slecht met dyslexie.”) kwam hij via natuurkunde in aanraking met biofysica. “Hoe werkt het leven? Niet alleen als beschrijving, maar in kwantitatieve zin. Hoe werkt een cel en welke principes houden het leven aan de gang? Die vragen hebben me gegrepen en nooit meer losgelaten.” Sindsdien speelt zijn glanzende wetenschappelijke carrière zich af aan instituten voor biofysica, biochemie, moleculaire biologie en geneeskunde. Na vier jaar onderzoek als postdoc aan het Albert Einstein College of Medicine in New York vindt Grünwald het weer tijd voor fysica.
In een laboratorium bouwt hij met hulp van technici en promovendi een eigen microscoop die speciaal geschikt is om afzonderlijke moleculen te kunnen volgen. Cruciaal daarbij is de maximale lichtopbrengst. Met die microscoop, eigenlijk een open opstelling met lasers, een lichtsterk objectief, een kleurenscheidende spiegel en twee hoog gevoelige camera’s, wil hij de interactie tussen verschillende moleculen tot op 30 nanometer precies kunnen vastleggen. Zo is met verschillende fluorescentielabels zichtbaar te maken of bijvoorbeeld een virus door de kernporie dringt. Of, ander voorbeeld, waar een geneesmiddel zich aan bindt en hoe dat de gang van zaken in de cel beïnvloedt. “Dat gebeurt allemaal in milliseconden. Die processen spelen zich af in al onze cellen. We zien dat allemaal gebeuren. Niet aan de rand van de cel, maar echt in de kern.”

Delft Integraal 2010.3