Twee ERC Starting Grants voor celcommunicatie en snellere algoritmes

3 september 2019

3 miljoen euro voor onderzoek naar de dynamische communicatie van menselijke cellen met hun natuurlijke omgeving, en voor het ontwikkelen van snellere algoritmes in technische informatica.

Nicholas Kurniawan (links); Jesper Nederlof (rechts).

De Europese Commissie heeft twee ERC Starting Grants ter waarde van elk bijna 1,5 miljoen euro toegekend aan twee jonge TU/e wetenschappers: Nicholas Kurniawan van de faculteit Biomedische Technologie, en Jesper Nederlof van de faculteit Wiskunde en Informatica. Kurniawan doet onderzoek naar de communicatie over een langere periode tussen cellen en hun natuurlijke omgeving binnen het menselijk lichaam. Nederlof ontwikkelt snellere algoritmes voor complexe problemen in de informatica die erg veel rekenkracht vergen. De grants bieden de twee onderzoekers de mogelijkheid om gedurende een periode van vijf jaar hun ideeën verder uit te werken.

Celcommunicatie en weefselregeneratie controleren

De cellen in ons lichaam zijn uitzonderlijk robuust: ze passen hun eigenschappen en gedrag doorlopend aan hun fysieke omgeving aan. Op eenzelfde manier moet die omgeving (de ‘extracellulaire matrix’) zich aanpassen aan de celactiviteit. De cellen en de extracellulaire matrix communiceren constant met elkaar, en deze communicatie is van essentieel belang voor de formatie en het functioneren van nieuw menselijk weefsel. Bovendien kan een beschadiging in de communicatie leiden tot een breed scala aan ziektes, van cardiomyopathie tot kanker.

“Door de extracellulaire matrix op een slimme manier te ontwerpen in het laboratorium”, zegt Kurniawan, “zijn we in staat om de communicatie met cellen te controleren en zodoende hun gedrag te sturen”. Om dit te bereiken ontwerpt Kurniawan een kunstmatige omgeving in het laboratorium waar hij de communicatie tussen cellen en de extracellulaire matrix afbreekt en weer opbouwt. Ook gaat hij onderzoeken hoe veranderingen in de extracellulaire matrix worden opgemerkt door de cellen, en omgekeerd. Daarnaast zal hij onderzoek doen naar de samenwerking tussen de cellen en de extracellulaire matrix bij de formatie van nieuw weefsel. “De bevindingen van dit onderzoek zullen niet alleen onze fundamentele kennis van de fysiologie van cellen en weefsel vergroten, maar ook die van weefseldefecten en ziektes”, zegt Kurniawan. “Bovendien bieden deze bevindingen de bouwstenen voor het ontwerp van biomaterialen op het gebied van weefselregeneratie”.

Snellere algoritmes in de informatica

Informatica gaat over het zoeken naar de beste oplossing tussen alle haalbare oplossingen. Een goed voorbeeld van een dergelijk optimaliseringsprobleem is de zogenoemde NP-complete problem (Nondeterministric Polynomial time). Dit zijn problemen waarvan de oplossing geraden kan worden zonder dat men daarbij specifieke regels hoeft te volgen, en die geverifieerd kunnen worden in polynomiale tijd.

Al in de jaren ’60 ontdekten wetenschappers elementaire algoritmes die de uitvoeringstijd van deze problemen exponentieel terugbrachten. “Sindsdien lijkt het ontwerpen van algoritmes vastgelopen te zijn”, legt Nederlof uit. Neem bijvoorbeeld het Handelsreizigersprobleem, een van de bekendste problemen in de informatica. Hierbij moet de kortste weg gevonden worden tussen een lijst met steden, zonder een stad dubbel aan te doen en door te eindigen bij de eerste stad.. Dit Handelsreizigersprobleem werd in 1930 voor het eerst geformuleerd en wordt nog steeds intensief bestudeerd. Opmerkelijk genoeg zijn de algoritmes die in de jaren ’60 werden bedacht nog steeds de bekendste oplossingen voor dit probleem. Nederlofs doel is om deze elementaire algoritmes te verbeteren, waaronder die voor het Handelsreizigersprobleem. Zulke algoritmes zullen naar verwachting op lange termijn toepasbaar zijn op een breed scala aan applicaties, waaronder planning, logistiek en productie.

ERC-missie

De missie van de ERC (European Research Council) is het bevorderen van Europees onderzoek van topkwaliteit door middel van concurrerende financiering. Bovendien wil hetgrensverleggend onderzoek op alle gebieden ondersteunen, op basis van wetenschappelijke excellentie. De ERC-beurzen stellen de beste onderzoekers van Europa in staat om nieuwe mogelijkheden en richtingen op elk onderzoeksterrein te identificeren en nieuwe, onverwachte wetenschappelijke en technologische ontdekkingen te katalyseren. Starting Grants worden jaarlijks uitgereikt aan onderzoekers van elke nationaliteit met twee tot zeven jaar ervaring sinds het afronden van hun promotietraject. Voor meer informatie is te vinden via deze link.

Valentina Bonito
(Science Information Officer)