Miljoenen voor ‘bionanoscience’

Prof.dr. Cees Dekker van de TU Delft ontving deze week van de EU een ERC Advanced Grant van 2,5 miljoen euro om twee onderzoekslijnen in het nog jonge vakgebied bionanoscience op te zetten.

‘Tweeëneenhalf miIjoen is inderdaad veel geld, maar we hebben dan ook genoeg plannen’, zegt prof.dr. Cees Dekker van het Kavli Institute for Nanoscience van de TU Delft. ‘In theorie kan ik hier twaalf aio’s voor aannemen, maar ik denk dat we ook wat geld gaan steken in apparatuur.’ Dekker, buiten zijn vakgebied vooral bekend als de wetenschapper die zijn christelijk geloof tracht te verenigen met de wetenschap, geldt wereldwijd als een van de meest vooraanstaande wetenschappers op het gebied van bionanoscience, een relatief jong onderzoeksgebied dat elementen van de biologie, nanotechnologie en biofysica combineert.

Dekker gaat het geld aanwenden voor twee onderzoekslijnen. Het eerste onderzoek betreft het experimenteel bestuderen van evolutionaire processen, met bacteriekolonies opgesloten in micrometer-grote kamertjes als model. ‘Een heel dynamisch systeem met talloze parameters om mee te spelen’, zegt een enthousiaste Dekker. ‘We kunnen bijvoorbeeld per kamertje voedingsstoffen variëren, waardoor de bacteriën zullen gaan migreren door dunne kanaaltjes naar nabijgelegen kamertjes. Maar wat gebeurt er als we die migratie erg moeilijk maken? Zullen ze dan alsnog energie investeren om het te proberen? Het is in feite een tamelijk nauwkeurig gedefinieerd model voor een veel groter ecosysteem waar dezelfde processen en afwegingen spelen.’ Er zitten dan ook veel elementen in van de speltheorie, het wiskundige model dat inzicht geeft in strategische interactie tussen verschillende individuen.

Om het gedrag van bacteriën met een vooraf aangepaste genetische achtergrond – waardoor hun fitness in een experimentele situatie verschilt van die van hun soortgenoten – te kunnen monitoren, labelen de onderzoekers de verschillende varianten met fluorescerende eiwitten, die na aanstraling met een bepaalde golflengte licht groen, rood, geel of cyaan oplichten. Zo zijn de bacteriën real-time te volgen in de kamertjes. ‘We kunnen bijvoorbeeld bacteriën bouwen die het Engelse kinderspelletje rock, paper, scissors spelen’, legt Dekker uit. ‘Door het uitscheiden van signaalstoffen helpt de ene bacterie een soortgenoot, maar benadeelt hij tegelijkertijd andere soorten die op hun beurt de eerste weer bevoor- of benadelen. Je krijgt dan een biodiversiteit waar de aantallen bacteriën een oscillerend gedrag vertonen.’

De tweede onderzoekslijn betreft zogenaamde biologische nanoporiën. Dekker noemt het nuclear pore complex (NPC) als voorbeeld. ‘Dit is een complex van een paar honderd eiwitten in de wand van een celkern dat selectief andere eiwitten of RNA doorlaat. We begrijpen nog niet goed hoe dat gebeurt, hoe de selectie plaatsvindt. Door componenten van het NPC te plaatsen rond nanometer-grote gaatjes in een plakje silicium, die we daar met een elektronenbundel in schieten, kunnen we het NPC nabootsen en dat mechanisme gaan ontrafelen.’

Dekker stelt dat de beide onderzoekslijnen uitstekend passen in de per 1 januari nieuw op te richten TUD-afdeling voor bionanoscience. ‘In Delft zijn we traditioneel sterk in biotechnologie, maar minder in moleculaire- en celbiologie. Dat moet met deze nieuwe afdeling gaan veranderen. We gaan onderdelen van de nanotechnologie, biologie en biofysica combineren, met als beoogd resultaat een van de leidende instituten op dit gebied in de wereld te worden.’ Het instituut wordt begin volgend jaar officieel gepresenteerd.

› Lees de Nanovisie van Cees Dekker en reageer!

Bron: Technisch Weekblad