26 november 2018
Makers van leven. Hoe wetenschappers leven bouwen in het lab.
Maven Publishing, gespecialiseerd in het toegankelijk maken van wetenschappelijke kennis voornamelijk over menselijk gedrag, heeft met dit werk over hoe wetenschappers leven bouwen in het lab, een fascinerend boek gepubliceerd.
De auteur, Esther Yhole - wetenschapsjournalist en redacteur bij NEMO Kennislink - neemt de lezer mee naar de ultieme grens van het leven, daar waar de oorsprong van ons bestaan in zicht komt. Een wereld waarin we, via moleculaire machines, levende materialen, zelfsturende medicijnen en synthetische cellen, op de drempel staan van het creëren van het leven zélf.
Uitgangspunt is dat het leven niet in evenwicht blijkt, je moet moeite doen om geordend te blijven, om tegen de natuurwetten in te gaan, om continu energie op te wekken en te verbruiken.
Uitgangspunt is dat het leven niet in evenwicht blijkt, je moet moeite doen om geordend te blijven, om tegen de natuurwetten in te gaan, om continu energie op te wekken en te verbruiken.
De allereerste stap in de chemische evolutie van niet-leven naar leven is de sprong vanuit de oersoep, bestaande uit moleculen, naar een primitieve cel. Hoe gebeurt dit? Deze vraag is de rode draad en het verhaal van het experimenteren met ingenieuze systemen en zinvolle proeven.
Het gaat dan over de allereerste moleculaire bouwstenen, mogelijke voorlopers van ons DNA en onze eiwitten. Over moleculen die informatie kunnen overdragen of die zichzelf kunnen kopiëren, over synthetische motortjes op nanoschaal.
We betreden hier het domein van het ongelooflijk kleine: deel een millimeter door een miljoen en je hebt een nanometer. Een hoofdhaar is ongeveer 50.000 nanometer dik.
Het gaat dan over de allereerste moleculaire bouwstenen, mogelijke voorlopers van ons DNA en onze eiwitten. Over moleculen die informatie kunnen overdragen of die zichzelf kunnen kopiëren, over synthetische motortjes op nanoschaal.
We betreden hier het domein van het ongelooflijk kleine: deel een millimeter door een miljoen en je hebt een nanometer. Een hoofdhaar is ongeveer 50.000 nanometer dik.
Het leven op aarde draait om bacteriën. Naar schatting bevat ons lichaam dertig tot veertig biljoen cellen. Alle levende cellen hebben dezelfde bouwstenen, namelijk DNA voor het aanmaken van eiwitten. Eiwitten zorgen voor bijna alles in de cel. Ze vormen de bouwstenen van allerlei structuren binnen de cel, verzorgen ook het transport, geven signalen door, regelen de energievoorziening, repareren schade en voeren het afval af. Zonder eiwitten gebeurt er niets in de cel.
De nanoauto van Nobelprijswinnaar Ben Feringa is een synthetisch gebeuren op dit niveau. Een moleculaire motor die stamt uit 2011. Een motor die op moleculair niveau lichtenergie omzet in beweging.
De volgende stap is het bouwen van moleculaire systemen. Systemen die kunnen uitmonden in slimme materialen die trucs uit de natuur imiteren. Zij zijn de norm in de natuur, ze reageren op hun omgeving, ze kunnen ergens naartoe bewegen en objecten verplaatsen.
De volgende stap is het bouwen van moleculaire systemen. Systemen die kunnen uitmonden in slimme materialen die trucs uit de natuur imiteren. Zij zijn de norm in de natuur, ze reageren op hun omgeving, ze kunnen ergens naartoe bewegen en objecten verplaatsen.
Het huidig onderzoek gaat naar moleculen die wel aan elkaar plakken en samen een groter geheel vormen, maar niet voorgoed aan elkaar vastzitten. Volgens onderzoeker Klayn zou dit een piste kunnen zijn om het broeikasgas (CO2) te absorberen of om te zetten in iets anders.
Kitsonis bewijst experimenteel dat dankzij een moleculaire schakelaar energie uit licht kan omgezet worden in beweging of arbeid.
Kitsonis bewijst experimenteel dat dankzij een moleculaire schakelaar energie uit licht kan omgezet worden in beweging of arbeid.
De volgende stap is deze van slimme materialen naar slimme structuren. Nanogeneeskunde: gericht en individueel, vaartuigen die zichzelf vormen, die een lading kunnen opnemen en zelfstandig op weg gaan naar de juiste plaats om de lading af te geven. Maar dan met vaartuigen die zichzelf ook netjes afbreken en in de normale afvalstromen ons lichaam verlaten.
Onderzoeker Wilson spreekt over methoden om geneesmiddelen in structuren in te pakken om te voorkomen dat ze te snel worden afgebroken en geleidelijk af te geven.
Hoopvol is de nanotemperatuurmeting, gebaseerd op het feit dat ziek weefsel een paar graden warmer is dan gezond weefsel. Toekomstmuziek ligt in de weg van de zelfassemblage waar je geen lading hoeft te vervoeren, maar ter plekke gebruikt wat voorhanden is om een geneesmiddel te maken.
Onderzoeker Wilson spreekt over methoden om geneesmiddelen in structuren in te pakken om te voorkomen dat ze te snel worden afgebroken en geleidelijk af te geven.
Hoopvol is de nanotemperatuurmeting, gebaseerd op het feit dat ziek weefsel een paar graden warmer is dan gezond weefsel. Toekomstmuziek ligt in de weg van de zelfassemblage waar je geen lading hoeft te vervoeren, maar ter plekke gebruikt wat voorhanden is om een geneesmiddel te maken.
Het spectaculairste resultaat in de biogeneeskunde is de gouden weg van Bouten en zijn team. Zij werken aan een hartklep door het lichaam zelf aangemaakt, die echt van de patiënt wordt en zelfs meegroeit (essentieel bij kinderen).
Deze nieuwe hartklep heeft al laten zien heel goed te functioneren in schapen en inmiddels wordt de methode op kleine schaal toegepast bij kinderen.
Deze nieuwe hartklep heeft al laten zien heel goed te functioneren in schapen en inmiddels wordt de methode op kleine schaal toegepast bij kinderen.
Boutens waarschuwt wel dat vernieuwing niet gelijk is aan verjonging. Huck met zijn onderzoek naar de synthetische cel, koppelt individuele moleculen zodat deze als netwerk reageren met veelzijdige functies.
De wetenschappers in dit boek proberen het fenomeen leven op verschillende manieren te vatten in reacties, netwerken, structuren en wetmatigheden. Dat allemaal zorgt dat leven verklaarbaar, toetsbaar en voorspelbaar wordt.
Het boek is meeslepend, verveelt geen ogenblik, is prachtig didactisch en weet toch de huidige stand van deze tak van de wetenschap te duiden. We kunnen besluiten met de woorden van de auteur: “Leven verliest zijn glans niet door er dieper in af te dalen, integendeel het lijkt juist intenser te gaan schitteren!”
Meer van Ludo Raeijmaekers
