NL-BioImaging is de Nederlandse wetenschappelijke infrastructuur voor geavanceerde microscopie, bouwend op de schouders van Antoni van Leeuwenhoek die met zijn eigen microscoop ‘dierkens’ en processen als voortplanting bestudeerde. Nu, 300 jaar na zijn sterfdatum, maken stormachtige ontwikkelingen in de microscopie het mogelijk om met nieuw ontwikkelde biosensoren processen in levende cellen, organoids en organismes zichtbaar te maken. De verkregen revolutionaire inzichten leiden tot wetenschappelijke doorbraken en geavanceerde toepassingen in de maatschappij om ziektes als kanker, metabole ziektes, hart- en vaatziektes en hersenaandoeningen beter te begrijpen en nieuwe strategieën te ontwikkelen voor preventie, therapie en genezing.

Het consortium

NL-BioImaging is een samenwerking van en door alle Nederlandse universiteiten, UMCs en kennisinstellingen als het Nederlands Kanker Instituut.  Onderzoekers trekken samen op voor optimale innovatie, integratie en data-analyse. De ambities zijn te groot om verwezenlijkt te kunnen worden door een individuele instelling en vragen een gemeenschappelijke aanpak, die door de financiering (25 miljoen euro waarvan 15 miljoen door NWO) mogelijk wordt gemaakt.

Het Amsterdam UMC en de UvA coördineren het consortium, met een hoofdrol voor het van Leeuwenhoek Center for Advanced Microscopy (LCAM) waarin onderzoekers van Amsterdam UMC, UvA-FNWI (Universiteit van Amsterdam, Faculteit Natuurwetenchappen, Wiskunde en Informatica) en NKI (Nederlands Kanker Instituut) samenwerken. Sinds de oprichting in 2009, heeft LCAM een trekkersrol vervuld om het Nederlandse microscopielandschap te organiseren en op de Nationale Roadmap voor grootschalige onderzoeksinfrastructuur te plaatsen. Nadat NL-BioImaging op de nationale roadmap was geplaatst in 2012, is deze Nederlandse onderzoeksinfrastructuur ook onderdeel geworden van de in 2019 geformaliseerde Euro-BioImaging ESFRI grootschalige onderzoeksinfrastructuur. Binnen Euro-BioImaging is LCAM geratificeerd als Functional Imaging Flagship node met focus op het visualiseren en kwantificeren van processen in levende cellen zoals eiwitaggregatie (ziekte van Huntington), signalering (ontwikkelingsbiologie en kanker) en mobiliteit van bloedcellen (cardiologie en immunologie).

Nieuwe state-of-the-art apparatuur

Met de financiering van de NL-BioImaging Roadmap kunnen alle deelnemende Nederlandse microscopiecentra hun infrastructuur op topniveau brengen, wordt specifieke technieken en expertise verbonden, en wordt een nationaal netwerk voor data analyse en management opgezet. Hiermee wordt de deur opengezet om wetenschappelijke doorbraken van de duizenden life scientists in Nederland mogelijk te maken. Zo zal in LCAM Amsterdam 4 miljoen in apparatuur en 1.5 miljoen in support worden geïnvesteerd, waarmee een enorme impuls wordt gegeven aan state-of-the-art microscopie  celbiologisch werk. Aan de Universiteit van Amsterdam zal onder leiding van Dorus Gadella (LCAM-FNWI en Swammerdam Institute for Life Sciences,) worden geinvesteerd in een nieuwe super-resolutie microscoop, die 3-5 keer scherpere beelden oplevert dan conventionele microscopen door slim gebruik te maken van verkorting van de (nanoseconde 10^-9 s) fluorescentie levensduur. Gadella: ‘’Dit concept hebben we kunnen testen met nieuwe door ons ontwikkelde schakelbare fluorescente eiwitten en biosensoren, zodat deze techniek ook echt gaat werken in levende cellen en dynamische informatie gaat opleveren.’

Consortiumleider Eric Reits (LCAM – Amsterdam UMC) gaat een high-content 3D microscoop installeren waarmee snelle processen met fluorescente biosensors in organoid modellen on-the-fly geanalyseerd kunnen worden. Reits: ‘’Met behulp van self-steering microscopy scripts is de microscoop snel genoeg  om effecten van potentiele therapeutische strategieën te kwantificeren, en om cellen met een interessant fenotype te isoleren voor proteoom, metaboloom en genoom analyse, ofwel visual omics’’. Kees Jalink (LCAM-NKI) investeert in de ontwikkeling van geautomatiseerde pooled microscopy screening, waarbij uitgebreide compounds en CRISPR knockout bibliotheken in cellen worden getest op verandering van fenotype. Jalink: ‘’Door het gebruik van verschillende fluorescente biosensors die we binnen het LCAM ontwikkelen kunnen onderzoekers screenen welke compounds and genen effectief een phenotype in cellen veranderen.’

Onderwijs

Al deze ontwikkelingen zetten LCAM en Amsterdam verder op de kaart. Omdat Gadella en Reits het unieke biomedische mastertraject Cell Biology and Advanced Microscopy coördineren, in samenwerking met Jalink, zullen de nieuwe technologieën en analyse scripts ook meteen ingezet worden voor masteronderwijs en daarmee het opleiden van de nieuwe generatie celbiologen. Reits: ‘Binnen deze master leren studenten hands-on de verschillende microscopen optimaal te benutten en leren ze over de mogelijkheden van AI data-analyse. Gecombineerd met stages bij (inter)nationale microscopie expertise groepen komen ze zeer beslagen ten ijs om later als AIO meteen deze state-of-the-art technieken te implementeren in biomedisch onderzoek.’