Wie is Alexander van Oudenaarden?

| NWO-Spinozalaureaten 2017
Wie is Alexander
van Oudenaarden?
1970 geboren op 19 maart in Zuidland
1993 studeert af in materiaalkunde en technische
natuurkunde aan de Technische Universiteit
Delft
1998 promoveert cum laude op onderzoek naar
kwantumwervels in supergeleiders aan de
Technische Universiteit Delft
1998 Andries Miedema Prijs van de Stichting FOM
voor het beste proefschrift in de fysica van de
gecondenseerde materie
1998 voor twee jaar als postdoc naar Stanford
University, werkt er in de biochemie en
biofysica
2000 assistant professor in de natuurkunde bij MIT,
in 2004 gevolgd door een tenure track
2008 negen maanden visiting professor bij het
Hubrecht Instituut (KNAW) in Utrecht (dat
bevalt heel goed)
2008 hoogleraar natuurkunde bij MIT;
Guggenheim Fellow
2009 hoogleraar biologie bij MIT
2009 directeur van het MIT Center for Single-Cell
Dynamics in Cancer
2009 mededirecteur van het Hubrecht Instituut
(KNAW), tevens aanstelling bij het Universitair
Medisch Centrum Utrecht
2011 lid van de wetenschappelijke adviesraad van
het Whitehead Institute for Biomedical
Research in Cambridge, Massachusetts; idem
Max Planck Institut für molekulare
Zellbiologie und Genetik in Dresden (2012),
EMBL in Heidelberg (2013) en het Nederlands
Kanker Instituut (2015)
2012 Vici-grant van NWO en ERC Advanced Grant
2013 hoogleraar kwantitatieve biologie van
genregulering bij de Universiteit Utrecht en
het Universitair Medisch Centrum Utrecht
2015 lid van de KNAW
2017 ERC Advanced Grant
| Alexander van Oudenaarden
‘Mijn hersenen kan ik niet stilzetten’
Cellen begrijpen, één voor één
Ons lichaam telt 10 biljoen cellen en geen twee zijn er precies hetzelfde. Daarom ontwikkelt Alexander van
Oudenaarden methoden en technieken om afzonderlijke cellen te kunnen bestuderen. De algemeen directeur en
groepsleider bij het Hubrecht Instituut (KNAW) en hoogleraar Quantitative Biology of Gene Regulation in Utrecht
ontvangt in 2017 een NWO-Spinozapremie van 2,5 miljoen euro.
Tekst: Huub Eggen, beeld: Ivar Pel
Als ik over jullie onderzoek lees, kom ik voortdurend de term
meet in de orde van 10 bij 10 bij 10 micrometer. Tien
single-cell tegen. Wat betekent dat?
micrometer is minder dan de diameter van het dunste
‘De cel is de meest logische, praktische, en functionele
mensenhaar. Een cel levert je voor onderzoek dus maar
eenheid als je het over biologie hebt. Ons leven begint
heel weinig materiaal. Je hebt daarom heel gevoelige
allemaal met één cel en uiteindelijk tellen we als mens
meetmethodes nodig. Dat vond ik interessant om te
zo’n 1013 (10 biljoen) cellen. De grote vraag is: hoe
ontwikkelen.
verloopt dat proces? Alle cellen bevatten hetzelfde
DNA, dezelfde bibliotheek van basisgegevens. Toch
Dat is de fysicus in je?
zijn in ons lichaam geen twee cellen precies gelijk. In
‘Ja, ik wil kwantitatieve metingen doen en nieuwe
het verleden berustte celonderzoek voornamelijk op
technieken ontwikkelen. Als je die technieken eenmaal
het bestuderen van miljoenen cellen tegelijk. Je zag
werkend hebt, ben je één van de weinigen in de wereld
dus een gemiddelde, waarin allerlei variaties tussen
die met zo’n detail naar cellen kan kijken en hopelijk
afzonderlijke cellen wegvallen. Voor het grote beeld is
nieuwe biologie kunt blootleggen. We combineren
dat niet zo’n probleem, maar wij willen weten wat er
in ons onderzoek overigens allerlei verschillende
gebeurt op het niveau van een enkele cel. Hoe komt
technieken. Het begint al met het celmateriaal waarmee
het genetisch materiaal tot expressie? Hoe werken alle
je werkt. Dat moet in orde zijn. Dat stelt hoge eisen
moleculen in een cel precies, en het messenger-RNA
aan het prepareren van de cellen die je onderzoekt.
in het bijzonder? Hoe werken de verschillende delen
Het celmateriaal komt soms uit de kliniek. Van
van de cel samen, hoe reageren ze op hun omgeving,
alvleesklieren van overleden mensen bijvoorbeeld, of
hun buurcellen? Wat is de invloed daarvan? Een cel
van proefdieren als zebravissen en muizen. Voor het
| NWO-Spinozalaureaten 2017
isoleren van de juiste cellen heb je technieken uit de
vanuit heel verschillende disciplines: van moleculair
ontwikkelingsbiologie nodig. Vervolgens breek je de
biologen tot informatici.’
cellen open en gebruik je vermeerderingstechnieken uit
de moleculaire biologie om meer materiaal te krijgen.
Wat ga je doen met die tweeënhalf miljoen?
We willen dan wel dat dit heel uniform gebeurt. Daarna
‘Als we nu een cel openmaken en bestuderen, maken
gebruik je sequencingtechnieken om de aantallen
we eigenlijk een snapshot, een momentopname
RNA- of DNA-moleculen te kwantificeren. Die metingen
van de toestand in de cel op het moment dat we
leveren een complexe matrix waarin duizenden cellen
die prepareerden. Dan mis je nog twee belangrijke
tegen duizenden genen staan afgezet. Het analyseren
eigenschappen. Waar lag die cel in zijn oorspronkelijke
daarvan is een combinatie van fysica en informatica.
omgeving? Wat waren zijn buren? Waren ze groot,
We hebben bijvoorbeeld technieken ontwikkeld om
klein? Wat deden ze? Dat is dus ruimtelijke informatie.
ruis uit celmetingen weg te filteren, om biologische
Het tweede ontbrekende ding is: wat deed deze
van technische effecten te onderscheiden, en om deze
cel gisteren? Dat is informatie door de tijd heen, de
complexe data te visualiseren. Je kunt op die manier
geschiedenis van de cel. Daar gaan we alle technieken
groepen cellen met gemeenschappelijke kenmerken
die we de afgelopen jaren hebben ontwikkeld voor
ontdekken. Zo classificeren we cellen en dat levert
inzetten. We willen graag algemene technieken
geregeld nieuwe, onbekende celtypes op. Momenteel is
ontwikkelen die ons informatie geven over de positie
internationaal erg veel interesse om die classificatie uit
en geschiedenis van de cel door het DNA en RNA uit te
te voeren voor alle cellen in het menselijke lichaam en
lezen. Hopelijk kunnen we op deze manier duizenden
uiteindelijk een Human Cell Atlas te genereren. Ons lab
en misschien wel miljoenen cellen analyseren en
draagt daar ook een steentje aan bij.
daardoor beter begrijpen hoe cellen werken.’
Het klinkt allemaal heel multidisciplinair.
De wetenschappelijke impact lijkt me duidelijk. Meer
‘Dat is het ook. We doen hier trouwens veel zelf maar
fundamenteel inzicht in de zeer gevarieerde levensloop van
werken ook veel samen met andere groepen binnen het
cellen. Is er ook maatschappelijke impact?
Hubrecht Instituut (KNAW). We bestrijken de gehele
‘Zeker. De technologie die wij en anderen hebben
breedte van celonderzoek. Dat geeft ons het volledige
ontwikkeld is ruim toepasbaar. Je kunt er celonderzoek
overzicht en we zijn daardoor beter voorbereid op
mee doen bij alle mogelijke organismen: van gist
nieuwe dingen. Hierdoor kunnen we efficiënt werken en
en wormpjes tot aan de mens. Ik verwacht dat veel
worden onze promovendi en postdocs bloot gesteld aan
van onze technieken snel zo robuust te maken zijn
een breed scala van vakgebieden. Onze groep bestaat –
dat ze naar laboratoria in ziekenhuizen kunnen.
maar dat had je waarschijnlijk al vermoed – uit mensen
Ons onderzoek levert ook medisch nuttig inzicht op.
Kankertumoren bijvoorbeeld zijn vaak heel heterogeen;
| Alexander van Oudenaarden
hun aard varieert van mens tot mens, van kanker tot
ik me dat de fysica me het meest boeide. Dit kwam
kanker, maar ook van cel tot cel, zelfs in dezelfde tumor.
voornamelijk door de natuurkundecolleges van Arie
Dat is een reden dat één soort chemotherapie maar
van den Beukel. Ik wilde graag promotieonderzoek
beperkt werkt. Met onze technologie kun je zien hoe
doen in de groep van Hans Mooij, maar die nam alleen
verschillend tumorcellen zijn, welke types overheersen
afgestudeerde natuurkundigen aan, dus besloot ik toen
en hoe je dan chemotherapie op maat zou kunnen
ook natuurkunde te gaan studeren. Van die beslissing
maken.’
heb ik later nog veel baat gehad.’
Als ik naar je cv kijk, denk ik: hij werkt altijd.
Hoe belandde je in de VS?
‘Nou, altijd aan het werk… Dat was in mijn tijd in de VS
‘Na mijn promotie bij Hans Mooij wilde ik iets anders.
wel zo, maar nu met kleine kinderen maak ik niet meer
Intussen was ik in biologie geïnteresseerd geraakt en
zulke lange werkweken. Mijn hersenen zijn wel altijd
besloot ik na een gesprek met biofysicus Rienk van
bezig, die kan ik niet uitzetten. Ik ben altijd aan het
Grondelle van de VU in Amerika te gaan rondkijken voor
nadenken. Dan kom je vanzelf op ideeën.’
een postdocplaats in de biofysica. Ik werd op Stanford
aangenomen en heb daar microfabricagetechnieken
Je komt uit Zuidland, een dorpje op het Zuid-Hollandse
toegepast op biologische problemen. Toen kreeg
dubbeleiland Voorne-Putten. Lag het voor de hand dat je in
ik op een gegeven moment een aanbod van het
de wetenschap terecht kwam?
Massachusetts Institute of Technology (MIT) om
‘Eigenlijk niet. Ik kom niet uit een academische familie.
daar mijn eigen onderzoeksgroep te starten. In het
Ik ben veel van mijn leermeesters heel dankbaar doordat
Amerikaanse systeem word je in het diepe gegooid.
zij de passie van de wetenschap op mij overgedragen
hebben. Het begon al op de lagere school met meester
Adrie de Vroedt. Ik had hem in de derde en de zesde
klas. Hij was heel enthousiast, stimulerend, was een van
de eersten met een computer in het dorp, en leerde
— Ik verwacht dat onze technieken
snel robuust genoeg zijn voor
ziekenhuislaboratoria —
me schaken. Het feit dat ik later bij het VWO werd
Er is geld, maar je moet alles zelf doen en bijna alles
toegelaten, heb ik in belangrijke mate aan meester de
from scratch opbouwen. Daar heb ik heel veel van
Vroedt te danken. Het VWO liep als een trein, al was
geleerd, ook over biologie. Zo werd ik uiteindelijk
het achteraf gezien grappig dat biologie mijn zwakste
natuurkundige én bioloog. Toen ik uit de VS terug
vak was. Na mijn eindexamen wist ik niet goed wat ik
in Nederland kwam heb ik nog met mijn vroegere
wilde studeren. De open dag bij Materiaalkunde in Delft
onderwijzer De Vroedt contact gezocht. Ik heb hem
vond ik het interessantst, dus ik ging materiaalkunde
bedankt voor het aanwakkeren van mijn vroege
doen. Tijdens de materiaalkundestudie realiseerde
wetenschappelijke interesse.’