Twee jonge onderzoekstalenten, Ilja Voets en Tom de Greef, ontwikkelen met behulp van een subsidie van de ERC een onderzoekslijn. De Greef wil daarmee een DNA-computer maken die gebruik maakt van de verwerkingskracht van moleculen gebruikt om biologische informatie te verwerken en op te slaan. Voets richt zich op de ontwikkeling van nieuwe materialen waardoor bevroren donororganen langer bruikbaar blijven.
Beide onderzoekers hebben de ERC-subsidie ontvangen om hun veelbelovende onderzoeksprojecten verder te kunnen uitbouwen. Zo is de afgelopen jaren is steeds meer gebleken dat DNA ook de basis kan vormen voor een nieuw soort computer. Op papier heeft DNA een enorme geheugencapaciteit en kun je met extreme snelheid parallelle berekeningen doen.
Een DNA-computer is echter iets anders dan de bekende desktop pc of laptop. In feite is een DNA-computer een verzameling DNA-moleculen die in het bloed drijven en die 'een berekening' maken door met elkaar of met andere moleculen, zoals antilichamen en eiwitten, samen te werken en te reageren.
DNA-computer voor ziektebestrijding
Een DNA-computer kan uiteindelijk worden gebruikt om diagnoses te stellen, ziektes te bestrijden of om continu bloedwaarden te monitoren en medicatie daarop automatisch aan te passen. "De eerste publicaties over DNA-computing dateren uit de jaren negentig, maar nu staan we op een breekpunt dat de zaken echt een vlucht beginnen te nemen", aldus biomedisch ingenieur Tom de Greef.
De Greef heeft zijn project vernoemd naar zijn eerste computer, AMIGA. Met het project veracht hij een belangrijk bijdrage te kunnen leveren aan de ontwikkeling van een DNA-computer. Hij gaat voor het eerste bestaande losse elementen samenbrengen in één systeem dat moleculaire signalen kan ontvangen, verwerken én opslaan op een harde schijf van DNA.
"We verpakken de moleculaire componenten in een soort capsule en door ze met elkaar te verbinden gaan allerlei processen sneller en is er minder signaalverlies", zegt de Greef. Hij hoopt dat deze aanpak leidt dot een verder opschaling van de technologie zodat honderden verschillende signalen tegelijk verwerkt kunnen worden.
Donororganen langer 'bevriezen'
Professor Ilja Voets zet de ERC-subsidie in om nieuwe materialen te gaan ontwikkelen, geïnspireerd op zogenoemde antivrieseiwitten. Deze eiwitten zorgen ervoor dat het bloed van dieren, zoals poolvissen en sneeuwvlooien, niet bevriest in de koude omgeving waarin ze leven. Ze voorkomen de vorming en verdere groei van ijskristallen, waardoor het bloed kan blijven stromen en de dieren in deze arctische omgevingen kunnen overleven.
Voets wil die eiwitten gaan inzetten om donororganen, door middel van 'cryopreservatie' langer te bewaren. "Een donorhart kan bijvoorbeeld maar vier uur buiten het lichaam overleven, wat in de meeste gevallen te kort is om succesvol te transplanteren. Mijn uiteindelijke doel is dat we een hart veel langer op een zeer lage temperatuur kunnen bewaren, zonder het weefsel te beschadigen", aldus Voets. Daarnaast ziet zij ook mogelijkheden voor de toepassing van 'cryopreservatie' in de regeneratieve geneeskunde.
De afgelopen jaren heeft Voets de antivrieseiwitten in detail bestudeerd. Met de ERC-subsidie wil zij nu de eerste stap zetten naar de ontwikkeling van synthetische materialen geïnspireerd op de eiwitten. Met zogenoemde polyamiden, samengesteld uit aminozuren, hoopt Voets de meest gunstige eigenschappen van antivrieseiwitten na te bootsen die weefselbehoud mogelijk maken. Deze omvatten bijvoorbeeld de manier waarop de materialen explosieve ijsgroei onderdrukken en stompe ijskristallen bevorderen die de cellen niet doorboren.
ERC-subsidie
Het European Research Council (ERC) stimuleert onderzoek van de hoogste kwaliteit in Europa door middel van concurrerende financiering en het ondersteunen van grensverleggend onderzoek op alle gebieden. ERC-subsidies stellen de knapste koppen van Europa in staat om nieuwe kansen op elk onderzoeksgebied te identificeren en nieuwe en onvoorspelbare wetenschappelijke en technologische ontdekkingen te stimuleren.
De ERC Consolidator Grants worden toegekend aan excellente onderzoekers van elke nationaliteit en leeftijd, met minimaal zeven en maximaal twaalf jaar ervaring na hun doctoraat, en een wetenschappelijk trackrecord dat veelbelovend is. Tom de Greef en Ilja Voets werken beiden bij het Institute for Complex Molecular Systems (ICMS).
