De Nobelprijs voor de Scheikunde 2014 is vandaag toegekend aan de bedenkers van de fluorescentiemicroscopie die details tot op nanometerniveau kan ophelderen. De Duitser Stefan Hell deelt de prijs met de Amerikanen Eric Betzig en William Moerner. Hun onderzoek is vooral van belang voor de studie van moleculaire processen in levende systemen, zoals cellen.
Het werk van de winnaars maakte een eind aan het oude idee dat er een limiet zou zijn aan de prestaties van de lichtmicroscoop. De Duitse fysicus Ernst Abbe berekende al in 1873 dat de buigingseigenschappen van licht verhinderen om details kleiner dan 200 nanometer waar te nemen. Met fluorescentiemicroscopie speelt die limiet geen rol meer. Fluorescerende moleculen zenden zelf licht uit en dat is te gebruiken om details tot op nanometerniveau in beeld te brengen.
Individuele moleculen
Stefan Hell ontwikkelde in 2000 een slimme manier om met twee laserbundels hele kleine stukjes van een sample af te beelden, tot op de vierkante nanometer. Eric Betzig en William Moerner legden het fundament voor een methode die de fluorescentie van individuele moleculen meet. In 2006 leidde dat tot de eerste afbeelding van lysosomen, kleine blaasjes die van belang zijn voor de ‘afvalverwerking’ in cellen.
Inmiddels is de single molecule fluorescentiemicroscopie een veelgebruikte techniek voor onderzoek aan moleculaire biologische systemen en processen. Denk aan moleculen die de verbinding tussen hersencellen voor hun rekening nemen, of eiwitten die een rol spelen bij Alzheimer.
Moleculaire microscopie
Bij de Rijksuniversiteit Groningen leidt Thorben Cordes het laboratorium voor Moleculaire Microscopie. In zijn wetenschappelijke carrière maakte hij de ontwikkelingen rond de ‘super-resolutie microscopie’ van nabij mee. Cordes is opgetogen over de keus van het Nobelprijscomité. “Het is een mijlpaal voor het jonge gebied van de single-molecule microscopy, dat hiermee de verdiende erkenning krijgt”, zegt hij. “Super-resolutie microscopie heeft zich ontwikkeld tot een techniek die antwoord geeft op vragen in de biologie die op een andere manier onmogelijk te verkrijgen zijn.”
Het onderzoek in Cordes’ groep is nauw verbonden met het pionierswerk van de Nobelprijswinnaars. Hij werkt momenteel met Stefan Hell samen aan het gebruik van fotostabiele fluoroforen die de resolutie van de microscopie verder kunnen vergroten.
Hell, Betzig en Moerner nemen de Nobelprijs op 10 december van dit jaar in ontvangst. Zij krijgen een medaille, een diploma en delen een geldprijs van 8 miljoen Zweedse kronen, ongeveer 880.000 euro.
Bronnen: Optical Letters, PNAS, Science, Nobelprize.org
Beeld: Matt Staley/HHMI, B. Schuller, Max-Planck-Institut, Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0