- Onderzoek
- 09/12/2020
Miljoenenbeurzen brengen DNA-computer en langer houdbare donororganen dichterbij
TU/e-onderzoekers Ilja Voets en Tom de Greef ontvangen beiden een Consolidator Grant van twee miljoen euro van de European Research Council (ERC), waarmee ze hun eigen onderzoekslijn kunnen uitbouwen. De Greef wil met de beurs tot een werkende DNA-computer komen, die de rekenkracht van moleculen inzet om biologische informatie te verwerken en op te slaan. Voets gaat nieuwe materialen ontwikkelen die, geïnspireerd op antivrieseiwitten uit de natuur, het mogelijk maken om complexe weefsels of donororganen bevroren langer te bewaren.
Dat DNA, de drager van onze erfelijke informatie, ook de basis kan vormen voor een nieuw soort computer, wordt de laatste jaren steeds duidelijker. Op papier heeft DNA namelijk een enorme geheugencapaciteit en kun je er gigantisch snel parallel mee rekenen. En nee, een DNA-computer is niet voor op je bureau. Het is feitelijk een verzameling in bloed ronddrijvende DNA-moleculen die ‘een berekening’ doen door reacties met elkaar of met andere moleculen - antilichamen, eiwitten - aan te gaan.
Honderden signalen tegelijkertijd
Op termijn kan zo’n DNA-computer ingezet worden om diagnoses te stellen, ziektes te bestrijden, maar ook om bijvoorbeeld bloedwaarden continu in de gaten te houden en automatisch de medicatie hierop aan te passen. Biomedisch ingenieur Tom de Greef (evenals Voets werkzaam binnen het Institute for Complex Molecular Systems) ziet dat deze technologie nu een vlucht begint te nemen. “De eerste publicaties over DNA computing dateren uit de jaren negentig, maar nu zitten we op een breekpunt dat het echt wat begint te worden.”
Met zijn project AMIGA (vernoemd naar zijn eerste pc) verwacht De Greef hieraan een belangrijke bijdrage te leveren. Hij gaat voor het eerst bestaande losse elementen samenbrengen in één systeem dat moleculaire signalen ontvangt, verwerkt én opslaat. “We verpakken de moleculaire componenten in een soort capsule. Door deze met elkaar te verbinden, gaan allerlei processen sneller en is er minder verlies van signalen”, aldus De Greef. Hij hoopt zodoende de technologie op te schalen om zo tot wel honderden verschillende signalen tegelijk te kunnen verwerken.
Lees verder onder de afbeelding.
Wonderbaarlijke eiwitten
Hoogleraar Ilja Voets laat zich in haar onderzoek inspireren door antivrieseiwitten. Deze wonderbaarlijke eiwitten zorgen er in de natuur voor dat het bloed van dieren, zoals poolvissen en sneeuwvlooien, niet bevriest in de koude omgeving waarin ze leven. Ze verhinderen de vorming en uitgroei van ijskristallen, waardoor het bloed kan blijven stromen en de dieren kunnen overleven.
De chemicus ziet in deze eiwitten een kans om onder meer donororganen langer te kunnen opslaan. “Een donorhart kan bijvoorbeeld maar vier uur buiten het lichaam overleven; dat is in de meeste gevallen te kort om succesvol te transplanteren”, zegt Voets. “Mijn ultieme doel is dat we een hart op zeer lage temperatuur veel langer kunnen bewaren, zonder dat er schade in het weefsel optreedt.” Ook in de regeneratieve geneeskunde biedt deze ‘cryopreservatie’ mogelijkheden om cellen beter te bewaren of het testen van geneesmiddelen te verbeteren.
Na de afgelopen jaren de werking van antivries-eiwitten tot in detail te hebben bestudeerd, gaat Voets met deze ERC-beurs nu voor het eerst de stap zetten naar lang gedroomde synthetische materialen die op de eiwitten zijn geïnspireerd. Met zogeheten polyamides, opgebouwd uit aminozuren, hoopt Voets de meest gunstige eigenschappen van antivrieseiwitten na te bootsen die het bewaren van complexe weefsels mogelijk maken. Het gaat hierbij bijvoorbeeld om het onderdrukken van explosieve ijsgroei en het bevorderen van ijskristalvormen die cellen niet doorboren.
De missie van de ERC (European Research Council) is het bevorderen van Europees onderzoek van topkwaliteit door middel van concurrerende financiering. Bovendien wil het grensverleggend onderzoek op alle gebieden ondersteunen, op basis van wetenschappelijke excellentie. De ERC Consolidator-beurzen worden toegekend aan excellente onderzoekers van elke nationaliteit en leeftijd, met tenminste zeven en maximaal twaalf jaar ervaring na hun doctoraat, en een wetenschappelijk trackrecord dat veelbelovend is.
Discussie