Afgelopen november openden vijf Nederlandse universiteiten samen de nationale NMR-faciliteit uNMR-NL. Die trekt nu al veel onderzoekers, en dat terwijl het oogappeltje nog moet arriveren.

‘NMR gebruik je om de ruimtelijke structuur van stoffen of weefsels te onderzoeken’, begint Marc Baldus, directeur van het Utrechtse Bijvoet Centrum en coördinator van het uNMR-NL-consortium. ‘Dat kan een batterij zijn, maar we kijken ook naar eiwitten, kiemplantjes en zelfs zebravisjes.’

Zelf onderzoekt hij de structuur en activiteit van eiwitten in hun cellulaire omgeving. ‘Dat leert ons bijvoorbeeld wanneer een bepaald eiwit actief wordt in bepaalde kankercellen’, vertelt hij. ‘En waar het zich op dat moment bevindt en welke vorm het daarbij precies aanneemt. Dat soort metingen bezorgen ons heel wat nieuwe inzichten over hoe eiwitten in hun natuurlijke omgeving werken. Het idee dat we dat over hopelijk twee jaar nog beter kunnen doen, is een prachtig vooruitzicht.’

Volledige eiwitten in beeld

Om de nieuwe metingen met succes te kunnen verrichten, heeft Baldus uiterst krachtige NMR-magneten nodig. ‘Stel je je monster bloot aan zo’n veld, dan zal het magnetisch moment – de zogenoemde spin – van bepaalde atoomkernen zich met het veld mee of ertegenin richten’, legt hij uit. ‘Vervolgens zenden we radiogolven naar het monster waarvan de energie-inhoud overeenstemt met het verschil tussen die twee toestanden. De resulterende magnetische schommelingen, beïnvloed door het magnetische veld van andere atomen in de buurt, veroor­zaken een elektrische stroom die ons vertelt hoe de atomen in de ruimte gepositioneerd zijn.’ Een sterkere magneet ver­hoogt daarbij niet alleen de gevoeligheid, maar ook de resolutie om de overlappende signalen van naburige atomen in complexere moleculen uit elkaar te kunnen houden.

‘De spoel zal uit een geheel nieuwe supergeleider bestaan’

De sterkte van NMR-magneten druk je uit in de radiofrequentie die je kunt gebruiken. Enkele jaren geleden kregen Baldus en zijn collega’s € 18,5 miljoen van NWO om de sterkste magneet ter wereld aan te schaffen, van maar liefst 1,2 GHz. Die stelt onderzoekers in staat structuren te ontwarren die momenteel nog aan de analyse ontsnappen. Daar­door kun je bijvoorbeeld zicht krijgen op structuurveranderingen van volledige eiwitten in de cel.

‘Die magneet is volop in ontwikkeling’, vertelt Baldus. Hij heeft regelmatig contact met fabrikant Bruker, maar weet nog niet hoe de bestelde installatie precies zal werken. ‘Zoiets is nog nooit eerder gebouwd. De spoel waardoor de stroom zal lopen die het magnetisch veld opwekt, zal uit een geheel nieuwe supergeleider bestaan. De magneten die we nu gebruiken, verliezen bij nog hogere stroomsterkte namelijk hun supergeleidende eigen­schappen.’

Volgeboekt

Het duurt vermoedelijk nog een jaar of twee voordat de nieuwe magneet klaar is. ‘In afwachting daarvan hebben we vorig jaar een magneet van 950 MHz in gebruik genomen’, vertelt Baldus. ‘Een magneet van die sterkte was in Nederland nog niet beschikbaar. Dat maakt dat we de komende maanden zijn volgeboekt.’

Ook wetenschappers uit de rest van Europa en de VS kunnen de faciliteit gebruiken. ‘We hebben een webportaal waar ze een voorstel kunnen indienen’, zegt Baldus. ‘Daaruit maken we dan een keuze. We krijgen veel vooraanstaande wetenschappers over de vloer en dat levert interessante nieuwe samenwerkingen op, onder meer rond neurodegeneratie en kanker. En dit is dus nog maar het begin.’