‘Leven maak je samen’

Biofysicus professor Cees Dekker had een bijzonder voorjaar. De KNAW benoemde hem tot Akademiehoogleraar, wat geldt als een oeuvreprijs. Daarnaast ontving Dekker uit Brussel een grote onderzoeksbeurs voor het ontwikkelen van kunstmatige celdeling. Dekker (56) richt zich nu op de ontwikkeling van kunstmatig leven.

CeesDekker_8292_SITE

.

Wij leerden vroeger op school dat een cel een zakje protoplasma was met een kern. Hoe ziet u de cel na vijftien jaar bionano-onderzoek?
“Na een halve eeuw moleculaire biologie zijn we onder de indruk geraakt van de enorme complexiteit van cellen. Je kunt verschillende metaforen gebruiken. Denk aan een ruimteschip zo groot als een stad met defensiesystemen en poorten naar de buitenwereld. Er zijn energiefabrieken om het leven in stand te houden. Er ligt een bibliotheek aan informatie voor noodgevallen. Er is een tramsysteem om van A naar B te komen, er is een vuilnisophaaldienst en er zijn recyclingfabriekjes. Voor alle functies die in zo’n stad moeten werken, kan ik een eiwitcomplex noemen met een soortgelijke functie in de cel.
Als bibliotheek fungeert het beroemde DNA waarin alle informatie ligt opgeslagen. Die informatie codeert voor fabrieken die eiwitten aanmaken. Die eiwitten zijn een soort robots die samen dat hele complex laten functioneren. Dat weten we uit een halve eeuw biomoleculair onderzoek. In ons eigen onderzoek van de afgelopen vijftien jaar hebben we een paar van die elementen, zoals het DNA-reparatiemechanisme, uitgelicht en heel precies gemeten hoe het functioneert.”

‘De mens heeft de opdracht om de
natuur te doorgronden en te benutten’

Valt dat te meten?
“Exact, wij zijn natuurkundigen en we meten krachten, afstanden en energieomzettingen. We meten mechanistische informatie over moleculen in een cel. Zo’n cel is een collectie van enorm veel moleculen die samen een functioneel systeem, een levend systeem vormen. Dat is fascinerend. Als natuurkundigen kunnen we op detailniveau de krachten en energieën meten van al die fysische moleculen qua elasticiteit en torsie bijvoorbeeld. De nieuwe uitdaging wordt: hoe werken die componenten samen voor de grote functionaliteit van de cel zoals celdeling en het proces van metabolisme: voedsel in, energie winnen en afval uitscheiden. Aan de horizon schemert het idee van het zelf maken van een levende cel uit een zeepblaasje dat je vult met de componenten voor een minimale functionaliteit, en dat alles om beter inzicht te krijgen in wat eigenlijk leven is.”

Is zelf leven maken de heilige graal van de synthetische biologie?
“Ja, ik vind dat buitengewoon fascinerend en daar heb ik nu een aantal projecten voor opgestart. Ik richt me op celdeling omdat het een heel fysisch proces is. Bij metabolisme (spijsverbetering, red.) komt veel biochemie kijken. Daar houden collega’s zoals professor Bert Poolman uit Groningen zich mee bezig. In december organiseren we in Delft een workshop met twintig leidende hoogleraren uit Europa om te kijken of we met zijn allen een synthetische cel kunnen bouwen.”

Hebt u er als openlijk gelovige geen probleem mee dat de mens leven gaat scheppen?
“Je bent er wel snel mee. Meestal komt dat onderwerp als laatste vraag. Maar nee, ik heb er geen enkel probleem mee. Het is een puur wetenschappelijk gedreven vraag: wat is leven en hoe stel je dat samen uit componenten? En als je me naar een religieuze duiding vraagt, dan zeg ik dat ik het als mijn taak zie de natuur te doorgronden en te gebruiken ten dienste van mijn naaste en tot eer van God. Als daar bij hoort te onderzoeken hoe leven zich vormt uit componenten, dan vind ik dat zinvolle kennis die weer benut kan worden voor andere dingen. Misschien kunnen we een minimaal chassis maken voor fotosynthetische omzetting van energie of het afvangen van broeikasgassen. Ik heb laatst een column geschreven over ‘leven scheppen in het lab’ in een christelijk dagblad. Dat ging precies over deze vraag en ik heb daar weinig kritiek op gehad. Nu was het ook midden in de vakantie.”

Op welke termijn denkt u dat zo’n kunstmatige levende cel bestaat?
“Dat hangt van de definitie van leven af. Als je de minimale kenmerken neemt, zijn dat compartimentalisatie, het gaat om een afgesloten geheel, metabolisme, celdeling en informatie waarmee de cel zichzelf definieert. Die informatie moet voldoende stabiel zijn, maar ook de mogelijkheid hebben om zich aan te passen om evolutie toe te laten. Als je dat als werkdefinitie neemt, dan schat ik dat we wel zo’n tien jaar nodig hebben om een minimaal levend systeem te bouwen.”

Denkt u dat wij dat nog mee zullen maken?
“Ja. Het punt is dat ik denk dat dit metabolisme lastig voor elkaar te krijgen is. De celdeling is ook ingewikkeld, maar daar kan ik wel wat voor bedenken op termijn van vijf of tien jaar. Voor mijn collega Bert Poolman is dat net andersom. Hij vindt de celdeling ingewikkeld, maar over metabolisme heeft hij ideeën om dat op te bouwen met vijf componenten. Dat stemt me optimistisch zodat ik denk dat we met een consortium van wetenschappers op termijn van tien jaar een levende synthetische cel kunnen produceren.”

Dit voorjaar kreeg u zowel een oeuvreprijs van het KNAW als een grote Europese onderzoeksbeurs voor de ontwikkeling van kunstmatige celdeling. Hoe keek u tegen die combinatie aan?
“De oeuvreprijs is een grote eer waar ik erg blij mee ben. Het is een erkenning van mijn wetenschappelijk werk. Daarbij komt een miljoen euro aan vrij besteedbaar onderzoeksgeld. De ERC (European Research Council, red.)-beurs heb ik verworven in competitie van onderzoeksvoorstellen. Daarmee kan ik weer vooruit. Vorig jaar liepen er vijf onderzoekbeurzen af, dus ik was toe aan een nieuwe stap in het onderzoek. Ik ben nu weer aan het werven en heb tientallen sollicitanten rondlopen.”

Hoe komen die mensen u op het spoor?
“Ik heb een website en dit keer heb ik een advertentie geplaatst op Nature Jobs omdat ik zeven posities open had staan. Ik krijg elke dag wel twee tot drie sollicitanten in de mail, het hele jaar door. Ik ben net terug van vakantie en er stonden vijfhonderd e-mails op me te wachten. De helft is spam, maar dan nog. Twee mails per dag is vijfhonderd sollicitanten per jaar waarvan ik er vijf aanneem – dat is best een hoge selectiedrempel.”

Hoe selecteert u die ene procent daaruit?
“Tachtig tot negentig procent klik ik weg nadat ik de e-mail gelezen heb. Die krijgen een keurig bedankbriefje van mijn secretaresse. Van de rest vraag ik referentiebrieven op. Alleen als die heel positief zijn ga ik ermee verder. Dan ga ik eens skypen, dan valt de helft af. Dan komen mensen langs en valt weer de helft af. En dan blijven er een paar over en dat zijn de mensen die het onderzoek doen.”

Wat zijn uw selectiecriteria?
“Ze moeten uitmuntend zijn in hun vak en ik moet ze aardig vinden. Ik ga op mijn intuïtie af omdat het vriendelijke communicatieve mensen moeten zijn die goed met anderen kunnen samenwerken. Ze moeten ook een goede drive hebben en snel en open kunnen discussiëren.”

Rond het jaar 2000 bent u van nano-onderzoek overgestapt naar bionano-onderzoek. Wat was daar de aanleiding voor?
“Ik werd voltijds hoogleraar met nog een werkzaam leven van 25 tot 30 jaar voor me. Ik wilde niet eindeloos doorgaan met die nano-buisjes waar we erg succesvol mee waren. De verrassing was er af en ik wilde een andere kant op. Eind jaren negentig was er binnen de Delftse fysicagroep een beweging richting biologie. Mensen zoals Alexander van Oudenaarde, de huidige directeur van het Hubrechtlab, Sander Tans, groepsleider bij het Amolf en hoogleraar in Delft en Tjerk Oosterkamp, hoogleraar in Leiden. Ook Marileen Dogterom, die nu in Delft zit maar toen in Amsterdam. Met deze groep mensen stonden we aan de wieg van de single-molecule biofysica in Nederland. We bedreven biologie op het niveau van enkele moleculen.”

Ze vereenvoudigden de biologie tot de interactie tussen moleculen?
“Ja, uit die complexe stad die een cel is, haalden we telkens één molecuul om mechanistisch uit te zoeken hoe dat werkt. Ik vond het fascinerend om te ontdekken dat er moleculaire motoren bestaan die acties uitvoeren met energie die ze uit verbranding halen. Ik zag ook een relevante ingang omdat we in de jaren dat we met nanokoolstofbuisjes hadden gewerkt nanotech instrumenten hadden ontwikkeld waarmee we direct iets met enkele biomoleculen konden doen. De technologie bood ons dus een brug. Ik wist weinig van biologie en moest dat mezelf eigen maken, maar dat heeft goed uitgepakt. Van daaruit zijn we nu beland bij de samenwerking van moleculen. Het hart van de biologie draait om de interactie van de moleculen die samen het leven maken. Eén molecuul leeft niet, het is de interactie met de eiwitten eromheen die maken dat het een levend systeem is.”

De parallel met de medewerkers op het lab dringt zich op. Ook van hen verwacht u dat ze goed samenwerken.
“Dat kun je zeker zo zeggen: in je eentje wordt het niks, pas met z’n allen gaat het leven.”

CV
Prof.dr. Cees Dekker (1959) is universiteitshoogleraar aan de TU Delft en directeur van  het Kavli Institute for
Nanoscience Delft  (Technische Natuurwetenschappen? Hij  studeerde experimentele natuurkunde in Utrecht en kwam in 1993 als universitair hoofddocent naar de TU. Bij zijn benoeming tot Antonie van Leeuwenhoekhoogleraar in 1999 gooide Dekker het roer om en richtte zich op onderzoek van biomoleculen zoals DNA. Inmiddels vijftien jaar later vindt hij het tijd om samen met andere experts over te gaan tot het construeren van een kunstmatige levende cel – een taak die hij in tien jaar tijd haalbaar acht. Daarnaast is Dekker een van de oprichters van het Delft Global Intitiative waarbinnen hij een soort zwangerschaps test wil ontwikkelen voor de diagnose van verwaarloosde tropische ziekten voor ontwikkelingslanden.

CeesDekker_8364_SITE

.

Blijf op de hoogte van het onderzoek

Ontvang de Delft Integraal nieuwsbrief 4 keer per jaar