‘Ik wil de eerste zijn die iets ontdekt’

‘Eureka!’, roept de wetenschapper in een willekeurig stripverhaal. Zijn krulhaar ontploft en zijn labjas besmeurd met chemische goedjes. Op het papier kringelt een pluimpje rook omhoog uit de erlenmeyer.

Het is het stereotiepe beeld van een uitvinder zoals je die vrijwel nooit in het echt aantreft. Ook niet bij Wilhelm Huck. Zijn steile bruine haar is netjes gekamd en in zijn kantoor op de Radboud Universiteit in Nijmegen is geen labjas te bekennen. Wel laat de hoogleraar fysische organische chemie zijn nieuwsgierigheid graag los op moleculen. Hij brengt ze alleen bij voorkeur niet tot ontploffing zoals in het stripverhaal. Nee, Huck wil zijn moleculen tot leven laten komen. “Toen miljarden jaren geleden de eerste cellen ontstonden, gebeurde dat ook. Een levenloze verzameling moleculen maakte de transitie door naar iets dat leeft. Maar hoe dat moment eruit ziet, hoe die overgang van niet-levend naar levend precies werkt, dat weet niemand. Ik probeer er met mijn onderzoeksgroep achter te komen.”

Hucks werk draagt bij aan een van de grootste doelen binnen de wetenschap: een levende cel creëren in het lab. Tot het zover is, leeft de hoogleraar van Eureka-moment naar Eureka-moment. “Ik wil de eerste zijn die iets ontdekt. Er bestaat geen zilveren medaille. Gelukkig valt er altijd iets nieuws te ontrafelen. Het houdt nooit op. Veel mensen vinden dat vreselijk. Ik vind het fantastisch.”

Van lab naar tuin

Huck is een chemicus met hart voor biologie. Als kind was het eerder andersom. “Ik vond vooral planten interessant. Toch koos ik voor scheikunde als studie, want daarmee kon ik nog alle kanten op, inclusief biologie.” In een rechte lijn onderzocht Huck zich een weg naar het heden in Nijmegen, waar hij sinds 2010 werkt als hoogleraar.

Met zijn uitvindersdrive en liefde voor het lab, is het geen wonder dat Huck zich het liefst bezighoudt met de onderzoeksresultaten uit zijn groep. “Waar liggen de vragen en problemen? Wat zijn we aan het ontdekken? Dat zijn voor mij de beste dagen.” Ondertussen is zijn liefde voor planten niet verdwenen. Als hij niet werkt, gaat de chemicus graag zijn grote tuin in om stoom af te blazen. “In de tuin is er altijd wat te doen, net als in het lab. Het verschil is dat je van gras maaien direct resultaat ziet. Dat duurt in mijn werk toch een stuk langer.”

Organische computer

De meest recente ontdekking uit Hucks lab ontstond toen de chemicus een afbeelding zag in een informatieboek over een specifieke soort computers. Op het plaatje waren alle onderdelen met elkaar verbonden tot een ingewikkeld netwerk. Bij Huck ging een lampje branden. “Het zag er precies uit als de netwerken die wij maken, alleen werken wij met moleculen in plaats van computeronderdelen. We besloten de computer na te bouwen met een chemisch netwerk. Het bleek nog te werken ook. Het moment dat je dat realiseert, is heel bijzonder. We wisten: de komende tijd kunnen we heel veel leuke dingen gaan maken.”

De ontdekking maakt duidelijk dat het inderdaad nooit ophoudt wat betreft inspiratie en vragen. Precies waar Huck dol op is, maar ondertussen merkt de hoogleraar dat hij tegen een plafond aan begint te lopen. Aan ideeën geen gebrek, maar de technische mogelijkheden benen het simpelweg niet meer bij. “In de chemie hebben we de technologie niet om tot het volgende niveau van complexiteit te komen. Als we een synthetische cel willen maken, moeten we ontzettend veel moleculen en chemische reacties bij elkaar brengen. Zo veel, dat het onmogelijk wordt om alles op elkaar af te stemmen.”

Als je een chemielab van nu vergelijkt met een laboratorium van honderd jaar geleden, zie je dat het niet vreemd is dat het plafond in zicht is. Er is namelijk amper wat veranderd. “Het enige verschil is dat er nu minder mannen met pijp rondlopen”, zegt Huck met een glimlach. Andere vakgebieden zijn juist sterk gemoderniseerd. “Telefoons zijn daar een perfect voorbeeld van, maar ook de biologie is bijvoorbeeld vele stappen verder.”

Doorbreken met robots

In 2022 viel er een bak geld in Hucks schoot dankzij het Nationaal Groeifonds, een investeringsproject van de Nederlandse overheid. Bijna 100 miljoen euro mag de chemicus besteden. “Een unieke kans om naar de tekentafel te gaan en heel ambitieus te denken”, vertelt Huck enthousiast. Hij nam een besluit: dat laboratorium-plafond moet kapot. “Om dat te doen, moet je een lab van begin af aan ontwerpen. Een lab dat op geen enkele manier lijkt op dat van een eeuw geleden. Chemie vanaf de basis, maar qua uitvoering volledig nieuw.”

Op de tekentafel ontstond het idee voor het robotlab dat inmiddels in de maak is. Het wordt een laboratorium waar alles voorspeld wordt met kunstmatige intelligentie (AI) en waar de uitvoering zoveel mogelijk geautomatiseerd is. Huck: “Geen methodes ‘omdat we het altijd al zo deden’, minder trial and error, nauwelijks handwerk. We starten het robotlab op met basischemie. Hoe goed lost een stof op in water? Hoe snel vindt een chemische reactie plaats? Hoe stroperig is de vloeistof? De antwoorden zijn er al, maar we hebben tot nu toe geen manier om ze door een computer te laten voorspellen.” De opstartfase, waarin het robotlab zich medio 2024 bevindt, gaat verrassend goed. “We dachten enorme datasets nodig te hebben, maar een ordergrootte van duizend blijkt al genoeg. Het gaat sneller dan gedacht.”

De volgende fase is kijken naar mengsels, denk aan alledaagse producten zoals bier en shampoo. “We willen die door AI laten ontwerpen in plaats van het ouderwetse uitproberen tot je de goede eigenschappen hebt gevonden. Het doel is een geautomatiseerd systeem dat het perfecte recept voor je voorspelt.”

Uiteindelijk moet een robotlab zoals dat van Huck tot een chemische complexiteit kunnen komen die met mensenwerk tot nu toe onmogelijk was. Wie weet kan die synthetische cel dan eindelijk in elkaar worden gezet en tot leven komen. Het ultieme Eureka-moment.