Dr. Anjusha Mathew gebruikt massaspectrometrie en cryo-EM om inzicht in complexe eiwitstructuren te veranderen

Daarvoor koppelt Mathew massaspectrometrie en cryogene elektronenmicroscopie (cryo-EM). Mathew: “Bij cryo-EM vriezen we eerst het MMA-monster razendsnel in bij extreem lage temperaturen, zodat het zijn oorspronkelijke vorm behoudt. Vervolgens maakt de cryo-EM  haarscherpe beelden met een elektronenbundel in plaats van licht. Zo krijgen we een zeer gedetailleerd beeld van de structuur van MMA’s. Cryo-EM is een krachtige techniek, maar zorgt ook voor uitdagingen. Bijvoorbeeld bij de monstervoorbereiding, de gegevensverzameling en gegevensverwerking. Soms zorgen de elektronenbundels voor schade aan de monsters. Bovendien stelt de microscoop grenzen aan de scherpte van de beelden.”

Mathew en haar team willen dit verbeteren door beeldgestuurde native mass spectrometry (nMS) te gebruiken voor de voorbereiding van de monsters, vóórdat ze de cryo-EM ingaan. “We leiden de MMA’s in hun oorspronkelijke staat via een vacuüm in een massaspectrometer naar een oppervlak – in dit geval het monsterrooster van de cryo-EM – waar ze worden opgevangen voor verder onderzoek. De moleculen kunnen daarbij breken of vervormen”, zegt Mathew. “Wij onderzoeken hoe we kunnen zorgen voor een ‘zachte landing’, zodat de moleculen heel blijven. Met deze aanpak kunnen we de verminderde steekproefheterogeniteit opvangen. Dat doen we door slim gebruik te maken van de ultrahoge resolutie in massascheiding en -selectie van de massaspectrometer. Tegelijkertijd blijft de hogere-ordemolecuulstructuur van de MMA’s tijdens het proces behouden. Zo zorgen we voor loepzuivere monsters voor de cryo-EM. Daardoor kan de cryo-EM betere en betrouwbaardere beelden maken.”

Mathew heeft subsidie voor haar onderzoek gekregen in het kader van de Nationale Technologiestrategie. “Daar ben ik heel blij mee, want nu kunnen we beginnen met de ontwikkeling van een ‘soft landing unit’”, zegt ze. “We hopen dat die over 5 jaar af is. Daarna willen we de unit verder verfijnen. Zo kunnen we in de toekomst betere beelden maken van de structuur van MMA’s en onze kennis over ziekte en gezondheid verder verdiepen.”