“Binnen tientallen jaren een minimale cel bouwen? Dat moet kunnen”

Zie een bacterie voor je; een staafje van een micrometer lang dat zichzelf in tweeën splitst om zich te vermenigvuldigen. De bacterie splitst zich spontaan en precies in het midden, op 20 nanometer nauwkeurig. Meetapparatuur komt er niet aan te pas. Heb je je ooit afgevraagd hoe dat kan? De moleculen in de bacterie moeten met een bepaalde snelheid met elkaar reageren en zich kunnen verplaatsen om deze deling goed te laten verlopen.

“Als je kijkt naar de cel als reactor en hoe dit soort dingen allemaal gebeuren, dan snappen we er eigenlijk heel weinig van”, zegt chemicus Wilhelm Huck van de Radboud Universiteit. Wat die cel uiteindelijk doet, of hij nou onder de microscoop ligt of in iemands darmen zit, alle processen gaan vanzelf. Stroom van buitenaf heeft de cel niet nodig, evenmin als bepaalde software die hem aanstuurt. Huck onderzoekt de chemische fabriek die de cel in wezen is. Hij wil boven alles begrijpen hoe dit reactortje werkt, vertelt hij tijdens een interview met Kennislink.

Wat vindt u het meest fascinerende aspect aan een levende cel?
“Het feit dat we vanuit de scheikunde gezien weten hoe moleculen in de cel reageren met eiwitten en enzymen, maar dat er uit al die reacties bij elkaar iets ontstaat wat we totaal niet begrijpen. Want als ik alle chemische reacties bij elkaar doe in een zakje van een halve micrometer groot, dan heb je ineens een bacterie, iets levends. Dat is bijzonder fascinerend. En dan heb je het nog maar over een bacterie, en niet over hoe je van één zakje moleculen naar een heel mens gaat.”

En u probeert zelf chemische reacties bij elkaar te brengen om een cel te maken?
“Ja, het is mijn droom om een cel na te bouwen en dat mag rustig de bacterie E. coli zijn, laten we het eenvoudig houden. Een bacterie is eenvoudiger te maken dan een gist of een menselijke cel omdat het geen organellen heeft. Het mag zelfs nog simpeler: ik wil een minimale cel bouwen die zichzelf kan reproduceren. Of dat realistisch is? Ik denk niet dat het binnen handbereik ligt, maar als we het hebben over tientallen jaren dan moet het kunnen.”

Hoe gaat u deze klus aanpakken?
“Voor mijn onderzoek is het belangrijk dat we werken met biologisch materialen. We weten al niet hoe we een cel moeten maken, laat staan als we die cel uit synthetische componenten proberen op te bouwen. Met biologische bouwstenen weten we zeker dat we de onderdelen bij elkaar krijgen in water. Nog een groot voordeel is dat we de katalysatoren die nodig zijn om reacties uit te voeren dan al hebben: dat zijn de enzymen.”

“Toch hebben we de aanpak vanuit de engineering nodig. Als ik iets ga maken wat op een cel lijkt, dan moeten alle reacties door blijven lopen. Er is geen tijd om tussendoor de temperatuur te veranderen of een nieuwe stof toe te voegen. Dat betekent dat ik niet alleen de vorm en de grootte moet weten van alle moleculen, maar ook de snelheid waarmee ze reageren. De analyses die we doen aan onze moleculaire netwerken zijn hetzelfde als de analyses die chemisch ingenieurs doen om te zorgen dat een industriële reactor te allen tijde onder optimale omstandigheden blijft draaien.”

Wat is tot zover de grootste prestatie uit uw carrière?
“Nog helemaal niets; misschien dat ik helder heb gekregen wat de belangrijkste prestatie moet gaan worden.”

Zit er dan een zogenoemde ‘doorbraak’ aan te komen?
“Ja, de komende jaren zullen we zeker wel een metabool netwerk kunnen bouwen. Dat is in feite een netwerk van reacties compleet met terugkoppelingssystemen waarmee we grondstoffen kunnen omzetten in bouwstenen die weer nodig zijn om een cel te laten draaien.”