Universiteit Leiden

nl en

Nieuwe onderzoeksmethode Alzheimer met muonen

De ziekte van Alzheimer is de meest voorkomende vorm van dementie. Dit maakt fundamenteel onderzoek naar de precieze oorzaak van essentieel belang. Een van de hoofdverdachten is een bepaald eiwit gevuld met ijzer. Leids natuurkundige Lucia Bossoni (LION/LUMC) heeft nu een nieuwe methode ontwikkeld om dit eiwit te onderzoeken, met behulp van subatomaire deeltjes: zogenoemde muonen.

Muonen

Muonen zijn elementaire deeltjes en het voornaamste afvalproduct van kosmische straling, die invliegt vanuit de ruimte en zeeniveau bereikt met een dosis van tienduizend treffers per vierkante meter, elke minuut. Enkele decennia geleden bedachten wetenschappers een manier om kunstmatig zeer geconcentreerde bundels muonen te produceren, door protonen op een brok grafiet te schieten en zo pionen te creëren, die uiteindelijk vervallen tot positief geladen muonen. Onderzoekers leiden die muonen vervolgens in een bundel, die ze gebruiken om af te vuren op een sample naar keuze. Deze speciale muonen bezitten een specifieke eigenschap: ze zijn 100% spin-gepolariseerd, wat betekent dat ze zich gedragen als minuscule kompasjes.

Magneetveld

Als muonen door een materiaal vliegen, kan hun spin het interne magneetveld voelen, waar ze dan omheen gaan cirkelen. Elk muon vervalt snel in andere deeltjes, en zijn spin bepaalt in welke richting die wegvliegen. Dus door naar die richting te kijken, verkrijgen wetenschappers informatie over het interne magneetveld van het onderzochte sample. Bossoni en haar collega’s in Leiden hebben deze methode nu gebruikt om de magnetische eigenschappen te bestuderen van de ijzeren kern van ferritine—een eiwit dat ze uit het brein hebben genomen van een Alzheimerpatiënt en een gezond persoon. De samenstelling van de kern van ferritine is volgens de leidende theorie anders bij mensen met de ziekte van Alzheimer. De voorlopige resultaten laten inderdaad een verschil zien tussen de ‘gezonde’ ferritine-eiwitten en het ferritine in de hersenen van Alzheimerpatiënten.

Bossoni: ‘Bovenop de toepassing van de methode in Alzheimeronderzoek, maakt onze studie ook de weg vrij voor ander medisch onderzoek met muonen. Tot nu toe werden muonen vooral gebruikt op niet-menselijk materiaal, bijvoorbeeld om supergeleiders te bestuderen, of synthetische magnetische verbindingen.’

Publicatie

Lucia Bossoni, Laure Grand Moursel, Marjolein Bulk, Brecht G. Simon, Andrew Webb, Louise van der Weerd, Martina Huber, Pietro Carretta, Alessandro Lascialfari and Tjerk H Oosterkamp, 'Human-brain ferritin studied by muon spin rotation: a pilot study', Journal of Physics: Condensed Matter