Hoe bouw je een kunstmatige cel?

Laten we aan het einde beginnen: wat is een kunstmatige cel eigenlijk? Nou, dat is simpelweg een cel, die niet in de natuur voorkomt. Ik bedoel hiermee niet een genetisch gemodificeerd organisme, waarbij maar een klein onderdeel van een cel is veranderd. Nee, we noemen een cel alleen dán kunstmatig, als die door mensen uit levenloze bouwstenen opgebouwd is. Die bouwstenen zelf kunnen wel complex zijn, denk bijvoorbeeld aan DNA of eiwitten.

Maar bij een kunstmatige cel bepalen wij zelf wat voor bouwstenen we erin stoppen. Dit is ook het grootste voordeel van zo’n synthetische cel. Hij is minder complex dan een natuurlijke cel en we weten precies wat erin zit. Zo kunnen we de biologische processen in de cel beter uit elkaar pluizen. Daardoor hopen we op de langere termijn beter te begrijpen wat er in ons eigen lichaamscellen misgaat als we ziek worden.

Wat gaat er mis in onze eigen lichaamscellen als we ziek worden?

Ingewikkelde trucjes

Het slechte nieuws: het is nog niemand gelukt om zo’n kunstmatige cel te bouwen. Dat komt omdat cellen ontzettend ingewikkelde trucjes hebben! Ik vergelijk enkele cellen graag met mijn eigen lichaam: Zij hebben net als ik hersenen, die bepalen wie ze zijn en wat ze doen. In een cel is dit de DNA en een heleboel eiwitten, die met DNA-verwerking bezig zijn. Daarnaast moet ik iets eten, om mijn lichaam van energie te voorzien. Cellen doen dat ook: ze nemen voedsel uit de omgeving op en verwerken het. En ten derde planten cellen zich voort, net als mensen. Ik heb dat zelf nog niet gedaan, maar mijn lichaamscellen wel: zij groeien en delen zich voortdurend.

De deling van mijn eigen lichaamscellen is dan ook de inspiratie voor mijn onderzoek. Celdeling is namelijk een heel ingewikkeld proces, maar toch doen onze cellen het ontzettend goed. In mijn lichaam delen zich het iedere dag rond de 100 000 000 000 cellen – dat zijn even veel celdelingen als er sterren in de melkweg zijn! Hoe komt het dus dat dit zo goed gaat? En hoe kunnen we ervoor zorgen dat onze kunstmatige cel zich óók kan delen?

/a>

Microscopievideo van een kunstmatig cytoskelet

Om die vraag te beantwoorden kijk ik naar een specifiek onderdeel van de cel: zijn skelet. Net als ikzelf heeft namelijk ook iedere cel in mijn lichaam een skelet, we noemen het dan het ‘cytoskelet’. Het cytoskelet geeft de cel vorm en stevigheid, net als mijn eigen botten dat bij mij doen. Maar het cytoskelet werkt tegelijkertijd ook als de spieren van de cel: het produceert krachten. En die krachten zijn nodig om de cel tijdens de celdeling te vervormen en in twee dochtercelletjes te splitsen.

Simpel skelet

Even samengevat dus: ik kijk naar de botten en spieren van levende cellen, want die heeft een cel nodig om zich te delen. De celdeling gaat in levende cellen ongelofelijk goed, hoewel dit proces enorm ingewikkeld is. Hoe ingewikkelder een proces is, hoe minder makkelijk we dit in een kunstmatige cel kunnen nabouwen. Daarom is het doel van mijn PhD: bouw een zo simpel mogelijk skelet voor een kunstmatige cel, en geef de cel daardoor kracht om zich te delen!

Sinds mijn studie technische natuurkunde hou ik ervan processen te begrijpen en dingen te bouwen. Als dat proces dan ook nog miljoenen keer per dag in mijn eigen lichaam gebeurt, en toch niet goed begrepen is? Dan heb ik mijn droomthema gevonden!