De eeuw van de biologie

Een pilletje dat in het lichaam op zoek gaat naar afwijkingen, zo werd een van de beloftes van lab-on-a-chip in het begin voorgesteld. “We zijn inmiddels al weer ingehaald door allerlei ontwikkelingen,” ziet Albert van den Berg.

Belangrijke drijver van die vooruitgang is de innige samenwerking tussen natuurkundigen, chemici en nanotechnologen. “De vorige eeuw was de eeuw van de natuurkunde en dit is die van de biologie, zegt men,” aldus Van den Berg. “Als ik naar mezelf kijk, ik had juist op de middelbare school biologie helemaal gedropt en ben toen technische natuurkunde gaan studeren. En nu is de biologie weer helemaal terug.”

3D bloedvaten produceren

Bij de Universiteit Twente leidt Van den Berg een multidisciplinair team variërend van de elektrochemie tot de geneeskunde. Juist die link zorgt voor de grote stappen die er zijn gezet. “Ik denk dat er bij ons sprake is van een uitstekende infrastructuur voor onderzoek op wereldniveau. Nederland zit zonder twijfel in de kopgroep in dit vakgebied.”

Met het MESA+ NanoLab in Enschede, onderdeel van het landelijke consortium NanoNextNL, is er in Nederland veel aandacht voor nanotechnologie. Dat lijkt in combinatie met expertise binnen het MIRA instituut voor biomedische technologie zijn vruchten af te werpen. Een voorbeeld is de ERC Advanced Grant die onlangs werd opgehaald. “Van dat geld zijn nu zes promovendi aan de slag met het ontwikkelen van geavanceerde bloedvaten. Vanuit stamcellen worden bloedcellen gecreëerd en daarmee worden 3D bloedvaten geproduceerd.”

Doel van Organs on Chip is om micro/nanoschaal orgaan- en weefselmodellen te bouwen die het menselijk lichaam zo nauwkeurig mogelijk nabootsen. Op die manier kunnen veel gerichter behandelingen en mogelijke medicijnen worden getest. “We onderzoeken ook technologieën die heel belangrijk kunnen worden in de vroegdiagnostiek in de gezondheidszorg. daarbij gaat het om hele specifieke technische details, bijvoorbeeld hoe krijg je DNA-moleculen precies op de plek van de sensor.”

Samenwerking van Spinoza’s

Van den Berg promoveerde zelf in de technische natuurkunde waar sensortechnologie en chemische processen een belangrijke rol speelden. Dat ziet hij nu terug in zijn werk, hoe wel het veel meer biologisch van aard is geworden. “Ik geloof dat we in 2005 voor het eerst met cellen zijn gaan werken. Die onderzoeksrichting heeft een enorme schwung gekregen.”

Dat betekent dat Van den Berg als technisch natuurkundige nauw samenwerkt met collega’s uit onder meer de medische hoek. “We zijn nu bezig in een Spinoza-winnaars samenwerking waarin we onderzoek gaan doen naar signaalmoleculen voor het voorkomen van migraineaanvallen. Dat doe ik samen met prof. dr. Michel Ferrari van het LUMC en prof. dr. Marten Scheffer uit Wageningen die zich bezighoudt met omslagpunten.”

Die omslagpunten houden in dat er in het weefsel van het brein op zoek gegaan wordt naar early warning signals bij cellen om te kunnen voorspellen wanneer en hoe een migraineaanval ontstaat. Daarnaast zijn we met medische collega’s een Zwaartekrachtvoorstel aan het voorbereiden voor Organs on Chip.

Micro-organismen voor ons laten werken

Het is één van de vele enthousiaste voorbeelden die Van den Berg geeft over wat er op nanoschaal mogelijk is in de medische wereld. Het zijn ontwikkelingen die hoe we over onze gezondheid nadenken fundamenteel kunnen gaan veranderen. Albert van den Berg realiseert zich terdege wat een impact dit de komende jaren kan gaan hebben.

“Je kunt het natuurlijk nooit precies voorspellen, maar we zullen een grote medische vooruitgang gaan boeken. We krijgen uiteindelijk wellicht controle over biologische systemen, en dat hoeft zich overigens niet tot het medische te beperken. Je kan ook denken aan dat we micro-organismen met behulp van microfluidische systemen modificeren om CO2 voor ons op te sequestreren. We kunnen micro-organismen in de toekomst echt dingen voor ons laten doen.”

Omgaan met de eindigheid van leven

Die enorme medische vooruitgang zou betekenen dat bepaalde ziektes uitgebannen kunnen worden, of op zijn minst in een zeer vroeg stadium herkend en behandeld kunnen worden. De mens zal wellicht veel ouder kunnen worden dan we nu zijn, en dat roept weer nieuwe maatschappelijke vragen op, ziet Van den Berg. “Meer dan ooit zullen we moeten leren omgaan met de eindigheid van het leven.”

“Als je 90 bent en je moet voor twee ton per jaar behandeld worden, kun je je afvragen of het dat waard is. Die vraag zal meer en meer gesteld worden. We zullen er niet aan ontkomen dat we die vraag gaan stellen. Al willen we er niet aan, elk mensenleven heeft uiteindelijk ook een economische prijs. Ik denk dat het goed is dat die discussie gevoerd wordt.”