Officieel mag Jan van Hest dan de titel hoogleraar bio-organische chemie bij de Technische Universiteit Eindhoven dragen; eigenlijk is hij vooral een architect. Van Hest vergelijkt de cellen die hij maakt namelijk graag met een huis bouwen. Hij noemt de celkern bijvoorbeeld de bibliotheek. “Alle bouwtekeningen en instructies (DNA) liggen erin opgeslagen”, legt hij uit. “Daarnaast vormen in een cel de mitochondriën de energievoorziening, zoals in huis de meterkast en radiatoren doen. De afvalverwerking gebeurt aldaar via het toilet en de vuilnisbak, terwijl lysosomen dat regelen in de cel.” Hoe zit het met de deuren en ramen? “Die bepalen wie of wat een huis in en uit kan. De cel regelt dat met receptoren in de membraan. Bij sommige moet je aanbellen met een speciaal molecuul, terwijl andere altijd op een kier staan.” Zoals een huis is opgedeeld in verschillende kamers, is een cel gevuld met compartimenten. “Zonder wordt het een puinhoop”, zegt Van Hest. “Stel je voor dat je de cv-ketel in de bibliotheek zet, voor je het weet staan je boeken in de fik!”

Het meest recente bouwwerk van de hoogleraar is geen nieuwe kamer, maar zorgt ervoor dat de bestaande kamers en het huis niet instorten. Met zijn onderzoeksteam ontwierp Van Hest namelijk een synthetisch cytoskelet. “Het cytoskelet vormt de fundering en draagmuren van de cel. Er is alleen een groot verschil met die van een huis, want een cytoskelet is dynamisch. De muren van een cel kunnen van plek en vorm veranderen.” Die beweging maakt dat een cytoskelet niet alleen stevigheid biedt, maar ook van cruciaal belang is voor de gedragingen en communicatie van een cel. “Het bepaalt bijvoorbeeld welke vorm de cel kan aannemen. Een spiercel moet in staat zijn zich ver te kunnen uitrekken, terwijl een immuuncel vreemde deeltjes moet kunnen ‘opeten’.”

Het is zo’n beetje op dit punt dat de architectenmetafoor in elkaar stort. Van Hest wil namelijk dat zijn huis pardoes wegwandelt, in tweeën splitst en een babbeltje maakt met de buren. Met andere woorden: de droom van Van Hest, en met hem van vele andere wetenschappers, is om zijn cellen tot leven te brengen. “In feite is een cel gewoon een bolletje dat is opgebouwd uit allerlei moleculen. Dat kan een chemicus ook maken, maar die krijgt iets doods. Wat maakt dat een cel leeft, deelt, communiceert en evolueert?” Dat verschil doorgronden, dat is waar het om draait voor Van Hest. “Pas als je iets kunt bouwen, kun je het echt begrijpen. Op de weg naar dat doel leren we ongelofelijk veel. Onze bouwwerken worden bijvoorbeeld gebruikt om geneesmiddelen in te vervoeren, zodat ze op de juiste plek in het lichaam terechtkomen, zoals in kankercellen.”

Billy-boekenkast

Een huis bouwen doe je met een hoop metselen, zagen en boren, maar hoe zet Van Hest zijn cellen eigenlijk in elkaar? De methode lijkt verrassend eenvoudig. “We maken de individuele bouwstenen van de cel en voegen die samen. Onder de juiste omstandigheden organiseren de moleculen zich vervolgens vanzelf. Binnen een paar minuten tijd vormen ze de structuren die we willen hebben.” Het is alsof je de onderdelen van een IKEA-bouwpakket in de lucht gooit, waarna de planken en schroeven vanzelf in elkaar vallen. “Precies daarin zit de grootste uitdaging. Onze bouwstenen worden pas een cel, als we ze de goede informatie meegeven.” Een voorbeeld: molecuul A past als een puzzelstukje aan molecuul B; samen binden ze aan molecuul C, waar vervolgens een stukje van wordt afgebroken. “Hoe meer modules je toevoegt, hoe meer interacties er mogelijk zijn, inclusief opties die je niet wil. Een cel, zelfs een eenvoudige kunstmatige versie, is heel complex, met miljoenen modules.”

Het synthetische cytoskelet dat Van Hest ontwierp, bestaat uit polymeren die de cel spontaan opneemt, waarna ze kleine vezeltjes vormen. “Door interacties met de cel bundelen de vezels samen tot grotere structuren die vervolgens de gewenste cytoskelet-eigenschappen krijgen.” Een wonderbaarlijk vakgebied, noemt Van Hest zijn onderzoek. “We stoppen enorm veel tijd in het ontwerp en de bouwstenen, maar zodra je ze hebt, is het een kwestie van bij elkaar voegen en klaar is je cel.” Was het ook maar zo met die Billy-boekenkast.

Voelsprieten

Toen Van Hest acht jaar oud was, wilde hij geen architect maar advocaat worden. Hij lacht. “Het is maar goed dat die bevlieging weer overging. Ik zou het lastig vinden om iemand te verdedigen als ik morele bezwaren heb tegen de acties van die persoon. Strafrechtadvocaten zijn hard nodig, maar ik laat het liever aan iemand anders over.” Op de middelbare school ontplooide zich een nieuwe interesse, een die voor altijd bleef. “Mijn eerste scheikundeles voelde als thuiskomen. Ik snapte moleculen. Ze hielpen me het dagelijks leven beter te begrijpen. Neem bijvoorbeeld vuur. Opeens begreep ik waar die vlammen vandaan komen, wat er allemaal in dat vuur gebeurt.”

De vonk was voorgoed overgeslagen toen Van Hest scheikundige technologie ging studeren in Eindhoven. Daarna ging het razendsnel. De chemicus was pas 31 jaar oud toen hij in 2000 hoogleraar werd. Dat gebeurde per ongeluk. Van Hest solliciteerde bij de Radboud Universiteit op een functie waar hij niet geschikt voor was, dacht hij. “Mijn doel was om kenbaar te maken dat ik overwoog terug te keren naar de academische wereld. Ik werkte toen bij DSM en werd steeds meer een manager, maar wist niet hoeveel zin ik daar eigenlijk in had.” Hij lacht. “Dat gesprek was de meest relaxte sollicitatie ooit. Ik was toch niet de juiste kandidaat.”

De mensen van de Nijmeegse universiteit kozen inderdaad iemand anders, maar waren enthousiast over Van Hest. Ze creëerden een plek voor hem als jonge prof. “Vijf jaar kreeg ik, om mijn onderzoeksgroep op te bouwen. Het was perfect om erachter te komen of ik inderdaad academicus wilde zijn, maar ook stressvol.” De piepjonge chemicus werd in het diepe gegooid, had nul ervaring met onderwijs of onderzoeksvoorstellen schrijven. “Ik was een groentje in een vakgebied vol gevestigde namen, maar met wat hulp van collega’s hebben we momentum weten te creëren.”

In 2016 keerde Van Hest terug naar Eindhoven als hoogleraar bio-organische chemie. De chemicus straalt uit dat hij veel zorg draagt voor zijn onderzoeksgroep. Hij vindt het belangrijk dat iedereen zich veilig en thuis voelt in het team. Tijdens het jaarlijkse groepsuitje staan zijn voelsprieten extra uit. “Ik waak ervoor dat iedereen bij de groep betrokken is en dat mensen het naar hun zin hebben. Als ik die sociale cohesie zie en kijk naar hoeveel lol de groep uitstraalt, doet me dat heel goed.”

Ook met zijn gezin gaat Van Hest graag op reis. Zo trok hij samen met zijn partner en dochter door China. “We hebben fantastische dingen gezien, zoals het Terracottaleger bij de stad Xi’an en het Zomerpaleis in Beijing. Op onze wensenlijst staan nog Indonesië en Costa Rica.”

Beter dan verwacht

Als iets Van Hest blij maakt, is het wel het enthousiasme van zijn jongere collega’s. “Een gelukt experiment geeft een kick. Samen successen vieren werkt enorm motiverend. Zo moet je wel een beetje in elkaar zitten als wetenschapper, denk ik. Er lukt ook veel niet, daar moet je tegen kunnen.”

Soms lijkt iets te mislukken, maar is het resultaat juist beter dan verwacht. Zoiets gebeurde tijdens het ontwerp van de cytoskelet-polymeren ook. Van Hest: “We hoopten dat de moleculen spontaan de juiste structuur zouden aannemen en dat deden ze ook. Wat we niet zagen aankomen, is dat we konden bepalen waar in de cel het cytoskelet zichzelf opbouwt.” De chemici kwamen er per ongeluk achter nadat ze de vezels iets hadden aangepast, zodat ze die gemakkelijker konden aankleden met interessante moleculen. “Door die aanpassing bewogen de vezels opeens naar het oppervlak van de cel toe. We kunnen dus kiezen! Geen aangepaste vezels: het skelet vormt in het midden. Wel aangepaste vezels: het skelet vormt aan de rand.”

Van Hest verheugt zich op de komende periode. “We zitten midden in een generatiewisseling. Veel mensen sluiten hun tijd bij ons af, terwijl nieuwe onderzoekers erbij komen. Het is een mooi moment om te reflecteren.” De hoogleraar wil het gedrag van kunstmatige cellen nog beter kunnen controleren. “Hoe laten we ze beter samenwerken, met elkaar en met levend weefsel? Ik kijk ernaar uit om dat hogere niveau in functionaliteit en complexiteit te bereiken.”