TU/e-hoogleraar begeeft zich op nieuw terrein met ontwikkeling kunstmatig weefsel

De ERC Advanced Grant wordt jaarlijks op persoonlijke titel uitgereikt en levert Jan van Hest 2,5 miljoen euro op om de komende vijf jaar naar wens aan eigen onderzoek te besteden. De subsidie betekent dat Van Hest zijn project PRO-ARTIS (Protein-regulated artificial cell populations and tissues) een vliegende start kan geven. Toch betrekt hij er vol overtuiging direct meerdere wetenschappelijke disciplines bij. “Want daar zitten spannende ontwikkelingen en alleen zo kom je echt vooruit”, stelt hij.

Van Hest: “Je hebt gravers en grazers, onderzoekers die zich helemaal verdiepen in één specifiek idee en onderzoekers die steeds weer nieuwe dingen willen ontdekken. Beiden zijn nodig voor succes. Zelf ben ik meer een grazer, een conceptuele onderzoeker. Ik verleg graag de grenzen van mijn kennis.”

Je hebt gravers en grazers, ik ben een grazer. Ik verleg als conceptuele onderzoeker graag de grenzen van mijn kennis.

Hoogleraar Jan van Hest

Snijvlak van disciplines

Zodoende is hij ook bewust aan twee TU/e-faculteiten verbonden: Chemical Engineering and Chemistry en Biomedical Engineering. Zijn veelomvattende loopbaan bracht hem op het snijvlak van scheikunde, biologie en technologie. Datzelfde snijvlak sluit bovendien goed aan op de ERC Advanced Grant. Die prijs is specifiek aan een persoon gekoppeld, maar is ook bedoeld voor de ontwikkeling  van geheel nieuwe onderzoeksgebieden (zogeheten fundamenteel high risk, high gain onderzoek).

“Een grant als deze biedt significante mogelijkheden. Dus daar ben ik vanzelfsprekend heel blij mee”, vertelt Van Hest. “Niet in de laatste plaats omdat de toekenning beoordeeld wordt door vakgenoten. Dat doet toch veel.”

Krimpen en zwellen van spierweefsel

In het nieuwe onderzoek dat Van Hest voor ogen heeft, staan twee hoofddoelen centraal: “Ik wil allereerst kunstmatig weefsel creëren om het natuurlijke gedrag van lichaamscellen daarin na te bootsen, om vervolgens de groei van dat kunstmatige weefsel mogelijk maken. Neem bijvoorbeeld spierweefsel: in een menselijk lichaam zorgen collageenvezels tussen spierweefsel ervoor dat spieren kunnen samentrekken en weer uitzetten, zoals bijvoorbeeld gebeurt als je je arm uitstrekt en weer intrekt.”

“Die collageenvezels bewegen dan over elkaar heen, waardoor spierweefsel kan krimpen en zwellen. Bedenk vervolgens dat het hart ook een grote spier is, waarin onbewust een continu proces van samentrekken en uitzetten plaatsvindt als je ademhaalt. We proberen met ons kunstmatige weefsel dit natuurlijke gedrag van krimpen en zwellen na te bootsen. Uiteindelijk willen we dat breder ontwikkelen dan alleen voor spierweefsel.”

Levende cellen in een lab

Van Hest en andere wetenschappers boeken al langer vooruitgang met het nabouwen van levende cellen om hun functioneren te onderzoeken, onder andere binnen het Institute for Complex Molecular Systems (ICMS) waar Van Hest wetenschappelijk directeur van is. “Die kunstmatige cellen bevatten deeltjes met dezelfde eigenschappen als levende cellen, waardoor ze kunnen communiceren, voortbewegen en aanpassen”, legt Van Hest uit.

“Dat heeft weer invloed op allerlei medische toepassingen, zoals de werking van medicijnen in het lichaam. Als we die processen buiten het lichaam laten plaatsvinden, kunnen we ze op commando heel gericht bijsturen onder gecontroleerde omstandigheden en zonder fysieke gevolgen. Zo hopen we in de toekomst medische toepassingen volledig te kunnen te testen in een lab, in plaats van op dieren of mensen.”

Nieuw onderzoeksgebied

Lichaamscellen werken in het echt nooit alleen, maar altijd in nauwe samenwerking met elkaar. “Vergelijk het met bacteriën die in kolonies leven”, aldus Van Hest. “Ze bewegen bijvoorbeeld naar een voedselrijke bron, geven elkaar signalen door (quorum sensing), voelen elkaars aanwezigheid, kopiëren zichzelf en houden zo hun kolonie in stand. Net zoals cellen dat in spierweefsel doen.”

“Als we zowel de cellen én die interactie na kunnen bootsen, is dat een heel belangrijke stap voor het vakgebied. En een heel nieuw onderzoeksgebied op zichzelf. Via het doorgronden van cellulaire processen snappen we beter wat er misgaat tijdens medische toepassingen en dus ook hoe we dat moeten oplossen. Zo kunnen we bijvoorbeeld effectievere medicijnen ontwikkelen.”

Opleiden nieuwe generatie

Al is dat niet de enige drijfveer voor Van Hest, benadrukt hij. “Verbonden zijn aan een universiteit betekent ook nieuwe generaties onderzoekers opleiden die maatschappelijk succesvol zijn. Op die manier bouwen aan een expertise en het doorgeven van eigen kennis en drijfveren is misschien nog wel het belangrijkste, omdat het verder reikt dan jouw eigen wetenschappelijke erfenis.”

Mensen van buiten brengen nieuwe inzichten en scherpte - de beste manier om een nieuw aandachtsgebied te leren kennen.

Hoogleraar Jan van Hest

Ook in die zin biedt de ERC Advanced Grant nieuwe mogelijkheden. “We gaan nu op zoek naar uitbreiding van het bestaande team met vier PhD’s en drie postdocs. Dat wordt de volgende uitdaging, om de beste mensen binnen te halen. Deels kunnen we eigen masterstudenten aantrekken, maar ik zoek er ook graag mensen bij van buiten met een frisse blik. Nieuwe inzichten en scherpte erbij betrekken; dat is de beste manier om een nieuw aandachtsgebied te leren kennen.”

De eerste verkennende experimenten zijn al gestart en geven hoopvolle resultaten, aldus Van Hest. “Met de extra impuls vanuit PRO-ARTIS ligt het in de verwachting dat we binnen twee jaar de eerste publicaties op dit nieuwe terrein hebben bereikt.”