Gijsje Koenderink
In november 2019 bracht Gijsje Koenderink (1974) de AMOLF-onderzoeksgroep van Amsterdam naar TU Delft. Sindsdien is zij voltijds hoogleraar Bionanoscience aan de Faculteit Technische Natuurwetenschappen.
Haar loopbaan begon met een cum laude en door DSM-bekroonde dissertatie in de fysische chemie (1998) en twee postdocs aan VU Amsterdam en Harvard University (VS). Vervolgens werd ze vanaf 2006 afdelingshoofd Living Matter en wetenschappelijk groepsleider Biological Soft Matter Physics bij NWO-AMOLF, en tegelijkertijd bijzonder hoogleraar Biological Soft Matter Physics in Amsterdam. Ze ontving voor haar onderzoek vele beurzen en prestigieuze prijzen. Koenderink publiceert veelvuldig, is redactielid van Physical Biology en vervult een groot aantal (internationale) functies. Bijvoorbeeld als lid van het kernteam Fundamentals of Health and Disease Theme binnen de Convergentie Health & Technology Alliance, lid van NWO Round Table Physics en lid van de Wetenschappelijke Adviesraad van het INM-Leibniz Institute of New Materials (Saarbrücken). Ze weet haar onderzoek voor een groot publiek toegankelijk te maken via bijoorbeeld TedX- en andere lezingen. Sinds 2023 is ze co-director van het Kavli Institute for Nanoscience en Medical Delta hoogleraar aan het Erasmus Medisch Centrum en in 2024 werd ze benoemd tot lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, van de Scientific Advisory Board van het Institut Jacques Monod in Parijs, en is ze toegetreden tot de Editorial Board van Physical Review X.
Gijsje Koenderink is wereldwijd een toonaangevend expert op het gebied van celbiofysica. Het Koenderink Lab onderzoekt de materiaaleigenschappen van cellen en weefsels. ‘De kern van wat wij doen is niet het creëren van leven, maar het begrijpen ervan’, zegt Koenderink.
Nieuwe input door experimenteel onderzoek
‘Experimenteel onderzoek kan nieuwe input geven voor onderzoek, diagnostiek en therapie,’ stelt Koenderink. En dat is misschien wel het meest kenmerkende voor het Koenderink Lab: de experimentele aanpak. Het doel is de fysieke mechanismen te begrijpen waardoor cellen en weefsel bijvoorbeeld van vorm kunnen veranderen. Daarvoor worden concepten en methoden uit de natuurkunde en de biologie gecombineerd, zoals biofysica, zachte materiefysica, synthetische biologie en mechano-biologie. Hierdoor zijn er al baanbrekende ontdekkingen gedaan en kan het onderzoek impact hebben voor bijvoorbeeld de medische en voedingssector. In 2024 verscheen een aantal publicaties van Koenderink (en anderen) waarin die doorbraken stap voor stap duidelijk werden.
Huidig onderzoek heeft drie aspecten
Het huidige onderzoek van Koenderink richt zich op drie aspecten: celmechanica, weefselmechanica en de bouw van synthetische cellen. De onderzoeksgroep ontwikkelt bijvoorbeeld methoden om metingen in één cel mogelijk te maken. ‘In het lab ontwikkelen we geavanceerde biofysische meettechnieken. Samen met biologen en biomedisch onderzoekers passen we deze toe op cellen en weefsels,’ vertelt Koenderink. Met innovatieve methoden voor biochemische reconstructie van het cytoskelet van een cel kan onderzocht worden hoe cytoskelet-polymeren bijvoorbeeld celdeling en celmigratie stimuleren.
Op het gebied van weefselmechanica zijn er baanbrekende experimenten gedaan, die bij zoogdieren aantonen dat de mechanische eigenschappen van het weefsel dat cellen samenhoudt, unieke fysieke effecten veroorzaakt (rekverstijving, plasticiteit en elastomeer gedrag).
Synthetische cellen bouwen
Door hun enorme complexiteit zijn uitsluitend metingen niet voldoende om de functies van cellen te leren begrijpen. Door bottom-up met levenloze componenten een versimpeld synthetisch celmodel te maken, kun je beter kijken naar wat een cel doet. Met een reductionistische aanpak heb je namelijk de regie over wat je er ‘instopt’ om vervolgens te kijken wat het gevolg is, en wat ervoor zorgt dat cellen kunnen vervormen, bewegen en delen. De uiteindelijke ambitie is om synthetische cellen te ontwikkelen die levensechte functies vertonen. Dit is het doel van het onderzoeksconsortium BaSyC (Building a Synthetic Cell), dat hiervoor € 19 miljoen kreeg uit het NWO Zwaartekracht-programma. Koenderink leidt dit consortium van onderzoekers uit vijf universiteiten en NWO-AMOLF. Het gaat om een tienjarig onderzoeksprogramma (2017-2027) voor het creëren van een autonome, zichzelf reproducerende synthetische cel door integratie van moleculaire bouwstenen. Of simpeler: de bouw van kunstmatige biologische cel met levenloze componenten.
'Wetenschappers zijn heel bewust bezig met onderzoek dat maatschappelijk relevant is. Dat zouden we beter moeten communiceren'. En: 'Door nieuwsgierigheid gedreven onderzoek leidt tot innovatie en impact op uiteenlopende gebieden.’ Uitspraken van Gijsje Koenderink in eerdere interviews. Net als: ‘Fundamenteel begrip van het leven in een cel zal enorme intellectuele, wetenschappelijke en technologische opbrengsten genereren.’
Samenwerkingsverbanden met impact
‘Samenwerking is de rode draad in mijn werk. Wat ik doe is heel interdisciplinair en speelt zich af op het snijvlak van natuurkunde en biologie,’ zei Koenderink ooit. En ook: ‘Onderzoek is mensenwerk en als de samenwerking leuk is, is dit een belangrijke succesfactor.’ Mede door deze samenwerkingsverbanden kon het onderzoeksgebied zich versneld ontwikkelen en kan TU Delft zich wereldwijd profileren als topinstituut in de voorhoede van nanobioscience. Sinds kort is Koenderink namelijk co-director van het Delft Kavli Institute of Nanoscience. Dit instituut behoort tot een reeks van vijf topinstituten en is het enige buiten de VS. Het vormt een collectief van onderzoekers – van binnen en buiten TU Delft – die allemaal op nanoschaal werken. Daarnaast is Koenderink als Medical Delta-hoogleraar verbonden aan het Erasmus Medisch Centrum en het Leids Universitair Medisch Centrum. Deze samenwerking spitst zich toe op onderzoek naar kanker, samen met biofysici en kankercelbiologen. ‘Samen actief onderzoeksvoorstellen uitwerken, met een gezamenlijke aanvraag voor financiering,’ aldus Koenderink. Het aantal samenwerkingsverbanden heeft zich in 2024 gestaag uitgebreid en zijn ook succesvol in het aantrekken van financiering (zie hiervoor de impactbullets).
Impact op medische diagnostiek
‘Ik verwacht dat sommige aspecten al na vijf jaar een praktische toepassing hebben,’ zegt Koenderink over de impact van haar onderzoek. Dan refereert ze vooral aan diagnostiek en therapie voor ziekten waarbij cel- of weefselmechanismen verstoord zijn, zoals kanker, fibrose en trombose. Veel diagnoses worden nu nog genetisch of moleculair gesteld. Maar het onderzoek van het Koenderink Lab kan leiden tot nieuwe manieren om in een vroeg stadium ziekten te diagnosticeren, aan de hand van gemeten mechanische veranderingen in weefsel of een cel. ‘Ik verwacht dat onze methode heel krachtig kan zijn’, benadrukt Koenderink. De inzichten kunnen eveneens bruikbaar zijn voor ontwikkelen van nieuwe therapieën. ‘Als we begrijpen hoe cellen beslissen wat ze doen, kunnen we ook meten wat er misgaat bij ziekte,’ aldus Koendrink. ‘En kennis over de materiaaleigenschappen van weefsels zijn relevant voor kankeronderzoek, omdat weefsels de invasie en verspreiding van kankercellen beïnvloeden.’ Maar ook buiten de medische wetenschap kan het onderzoek van Koenderink impact hebben. De zich steeds vernieuwende materialen waaruit het cytoskelet van een cel is opgebouwd, kunnen inspireren bij de ontwikkeling van nieuwe synthetische materialen. ‘Nieuwe ontwerpprincipes uit de natuur die heel anders zijn dan de concepten die we tot nu toe gebruiken voor het maken van geavanceerde materialen,’ noemt Koenderink ze.
Koenderinks Personal Passion Pride
‘Sinds ik in Delft ben, ondergaan we als onderzoeksgroep een transformatie. We ontwikkelen van het fundamentele onderzoek van de mechanica van cellen, naar een beter begrip van de rol van mechanica bij ziekten. We kijken bijvoorbeeld naar metastase, het verspreiden van kankercellen. Of naar fibroma, huidtumoren waarbij mechanica het weefsel en de cel verstoort. Of naar trombose, waarbij bloedproppen ontstaan en loslaten. Mijn droom is dat we ons fundamenteel onderzoek kunnen koppelen aan dit soort problemen, die in de maatschappij urgent zijn.’
TU Delft biedt enorme rijkdom
Het Koenderink Lab is, als onderdeel van de Bionanoscience afdeling van TU Delft, mede mogelijk gemaakt door het TU Excellence Fund. ‘Er vindt hier een breed spectrum aan interdisciplinair onderzoek plaats,’ aldus Koenderink. ‘Het is bovendien een dynamische infrastructuur, waarbinnen allerlei ideeën gedeeld worden en samenwerkingsverbanden ontstaan. TU Delft zelf vormt nog een groter ecosysteem, waardoor er een enorme rijkdom is aan samenwerkingsmogelijkheden met andere vakgebieden. Daarenboven zijn de health- en technology-samenwerkingsverbanden nog weer breder. Kortom: mijn onderzoeksgroep verrijkte TU Delft door het delen van onze kennis en door een sterke link met het biomedische onderzoek. Andersom geldt het natuurlijk net zo goed. De collega’s van TU Delft en het hele ecosysteem hier delen hun kennis met ons, waardoor ons onderzoek ook rijker wordt.
Vlees afkomstig van TU Delft?
Meatable is een internationale onderneming voor onderzoek naar en productie van kweekvlees. Het bedrijf heeft de ambitie grootschalig kweekvlees te produceren dat het voedingsprofiel heeft van, en eruitziet en smaakt als traditioneel vlees. Maar dan geproduceerd zonder dat dieren, mensen of planeet geschaad worden. In 2024 staat hun gecultiveerde varkensvlees waarschijnlijk op het menu in de restaurants van Singapore. Meatable vormt samen met DSM, VIVOLTA (producent van healthcare-producten en TU Delft (Gijsje Koenderink en prof. dr. Jean-Marc Daran van Industriële Microbiologie) een samenwerkingsverband. Zij hebben € 1 miljoen ontvangen van NWO voor een vijfjarig onderzoeksprogramma voor microbiële productie van eiwitten (ELP’s) voor biomedische materialen en voeding (vegan meat). Deze ELP’s kunnen zorgen voor (herstel van) zacht weefsel. Dit zou Meatable kunnen helpen bij de ontwikkeling van grotere stukken kunstvlees. Binnen het programma doen zij onder andere een verteerbaarheidsonderzoek.