`We kunnen direct weefsel van kankerpatiënten analyseren`

16
Interview
C2W16 - 22 SEPTEMBER 2012
foto: sanne hijlkema
‘We kunnen direct weefsel van
kankerpatiënten analyseren’
Interview
C2W16 - 22 SEPTEMBER 2012
17
‘De grote vragen komen uit
de life sciences en chemie’
Fysicus Ron Heeren bekwaamde zich in de finesses van de massaspectrometrie. Zijn streven?
De complexiteit en dynamiek van eiwitsystemen doorgronden voor medische toepassingen.
‘Het Amolf staat wereldwijd in de top 3 van eiwit-imaging.’
CORRY VAN DRIEL
G
evraagd naar zijn fascinatie voor biomoleculen praat hij
aan één stuk door en springt hij naar eigen zeggen van
de hak op de tak. Hoe kan het ook anders, met zo’n
enorme hoeveelheid aan medische toepassingen voor zijn
geavanceerde massaspectrometrische onderzoeksmethoden en
chips met slimme deeltjesdetectoren. Amolf-onderzoeksleider
Ron Heeren (47) is sinds juli ook deeltijdondernemer als medeoprichter van Omics2Image. “Ik ben gefascineerd door alles
wat ik niet begrijp, maar wil ook weleens ervaren welke economische consequenties een vinding heeft.” Trots overhandigt hij
een boekwerk over 60 jaar Amolf, het instituut dat aanvankelijk
werd opgericht voor geavanceerd onderzoek naar uraniumisotopen voor kernenergie.
Inmiddels bestudeert Heeren met zijn team van biochemici,
fysici, pathologen, biomedici en informatici weefsels van patiënten met bijvoorbeeld kanker of artrose. Al die bio-informatie
moet uiteindelijk leiden tot betere en goedkopere medische
zorg. “Moleculaire imaging is booming. En wij pushen vooral
resolutie en gevoeligheid.”
Hoe was je vakantie?
“Ik ben heerlijk gaan island hoppen en zeilen in Griekenland met mijn gezin en heb
in die 3 weken zonder computer maar drie
papers gelezen. Die moesten echt door.”
Massaspectrometrie staat centraal bij het
Amolf en in jouw indrukwekkende publicatielijst. Hoe komt een fysicus terecht in de
analyse van biomoleculen?
“Voor mijn promotie ontwikkelde ik kleine
massaspectrometers om waterstofionen te
analyseren, voor onderzoek naar energetisch neutrale waterstofbundels om
fusieplasma’s mee te verhitten. Na mijn
promotie kwam ik in contact met Jaap Boon,
die toen bezig was met de MS-analyse van
biomoleculen. Dat leek me een heel interessante toepassing voor mijn kennis en
kunde.
Toen had ik het geluk dat er net een postdocpositie vrijkwam, waar ik een ionen-
cyclotronmassaspectrometer kon ontwerpen voor onderzoek
naar biomoleculen. Echt fascinerend, zo’n FTICR: daarmee kun
je een verschil zichtbaar maken van één elektron op een eiwit
dat twintig kiloDalton weegt. En als je de moleculen vangt met
zo’n trap, dan kun je ermee gaan spelen, ze activeren met een
ionenlaser, of er elektronen op schieten. Daardoor krijg je allerlei stukjes interessante informatie over de structuur.”
Wat was er nodig om hele biomoleculen te kunnen karakteriseren?
“Eerst karakteriseerden we stukjes van het molecuul. Wij verhitten de monsters met bijvoorbeeld pyrolyse, al of niet gevolgd
door gaschromatografie om ze thermisch te degraderen.
Daardoor konden we alleen brokstukjes van het materiaal analyseren als een soort vingerafdruk voor het hele molecuul. Maar
net als John Fenn, de latere Nobelprijswinnaar voor chemie,
stelden we onszelf de vraag hoe je intacte biomoleculen kunt
karakteriseren. Daarvoor zoek je energiearme desorptiemethodes waarbij moleculen heel blijven, zoals ionisatie van het oppervlak met laserstralen of, zoals Fenn in 1988 voor het eerst liet
zien, met een elektrospray.
Toen opende zich een wereld die ik me nooit had durven voorstellen. We konden opeens naar intacte biomoleculen kijken,
naar complete eiwitten en zelfs veranderingen in de chemische structuur van de monF E I T E L I J K
sters. Inmiddels kunnen we direct weefsel
van kankerpatiënten van het NKI analyseRon Heeren
ren, om te bepalen of ze zullen reageren op
de therapie.”
1988 technische natuurkunde, Technische
Hogeschool Rijswijk
Hoe kreeg je het voor elkaar om meteen na
je opleiding aan de TH Rijswijk te mogen
1992 promotie technische natuurkunde,
Universiteit van Amsterdam
promoveren?
“Ik was op afstudeerstage bij TN3, de fu1993-1998 postdoc/projectleider,
siegroep van het Amolf. Ik zag mensen
onderzoeksinstituut FOM-Amolf, Amsterdam
promoveren en dacht: ‘Wat die jongens
1998-heden research groepleider biomoleculaire doen, dat kan ik ook.’ Dus stelde ik dat voor
imaging massaspectrometrie, FOM-Amolf
aan Frans Saris, de directeur van het Amolf.
‘Als jij denkt dat je dat kunt’, reageerde hij,
2001-heden hoogleraar fysische aspecten van
‘dan stel ik voor dat je de colleges elektrodymassaspectrometrie, Universiteit Utrecht
namica en kwantummechanica aan de UvA
volgt en beide tentamens doet. Als je slaagt,
2010-2012 Wiley Visiting Scientist, Pacific
Northwest National Laboratory, Richland (VS) dan krijg je die promotieplek.’ En zo
geschiedde.
2012 medeoprichter Omics2Image
Interview
C2W16 - 22 SEPTEMBER 2012
We deden veel onderzoek naar metaal- en materiaaloppervlak.
Daarvan heb ik veel geleerd over hoe deeltjes ontstaan en wat er
gebeurt als ze bij elkaar komen. Die kennis gebruik ik nog
steeds, nu dus eigenlijk biologische oppervlaktefysica.”
19
Wat gaat de nabije toekomst ons nog meer brengen op het gebied van geavanceerde imagingtechnologie?
“Als ik een beetje mag dromen, dan zie ik dat we de structuur
van individuele eiwitten atoom voor atoom gaan ophelderen.
Samen met andere Nederlandse onderzoeksinstituten inventariseer ik hoe wij onze moleculaire imagingtechnieken en -strategieën in elkaar kunnen schuiven om 3D-molecuulstructuren in
kaart te brengen. En als ik een beetje verder mijmer, dan kan dat
straks ook direct uit weefsel
of cellen. Zo kun je structuuranalyse gaan doen aan
enkele moleculen, misschien
al over 5 jaar.
De grootste uitdaging is
misschien nog wel om die
enorme hoeveelheid bioinformatie te verwerken.”
illustratie: nathan johnson
foto: sanne hijlkema
Je reist zo’n 3 à 4 maanden per jaar de wereld rond om lezingen
te geven, vaak op uitnodiging. Hoe verwerf je zo’n internationale
kennispositie?
“In 1993, toen FTIRC-MS
nog in de kinderschoenen
stond, ben ik op studiereis
naar de VS langs een aantal
laboratoria gegaan. Ik ontmoette mensen als Alan
Marshall, Fred Mclafferty,
Brian Chait, zeg maar de grote namen in het veld. Daar
heb ik zulke leuke contacten
opgedaan, ik werk nog steeds
En hoe staat het met de
met ze samen. Ik weet wat zij
minimassaspectrometer?
doen en zij weten wat ik kan.
“Vanmorgen hadden we net
Dat reisje heeft me een onteen demo van een leveranzettende goede basis gegeven
cier van een MS zo groot als
voor een netwerk van weteneen schoenendoos. Dat is wel
schappers wereldwijd op wie
even iets anders dan die
‘Mijn droom is de structuur van eiwitten
ik nu nog steeds terugval om
enorme magneten hier in
oio’s uit te wisselen, soms ook
het lab. Een huisarts kan
atoom voor atoom op te helderen’
samples, om nieuwe projecdaarmee prima aan de slag
ten op te starten en financiering te organiseren.
voor een snelle screening van vluchtige moleculen. Wij probeLjiljana Paša-Tolić, hoofd proteomics van het Pacific North
ren de nieuwe technieken voor snelle en grootschalige detectie
West National Laboratory, ken ik ook uit die tijd. Toen Obama
te combineren met draagbare analyseapparatuur.
een aanzienlijk geldbedrag beschikbaar stelde vanuit zijn
Een oud-gastmedewerker van het Amolf doet inmiddels onderAmerican Recovery & Reinvestment Act vroeg ze me: ‘Als jij veel
zoek met twee geavanceerde MS-apparaten in de operatiekamer
geld had voor imaging, waar zou je dan in investeren? Ik zei dat
van een Londens ziekenhuis. Terwijl de chirurg een tumor
ik zeker een nieuwe richting zou kiezen en hogeresolutie-MSwegsnijdt met zijn thermische scalpel, laat MS-analyse van de
ICR zou koppelen aan een desorptietechniek als SIMS waarmee
dampen zien of hij nog wel of niet in de tumor zit. Ik voorzie
je met een heel hoog plaatsoplossend vermogen naar oppervlaksteeds meer innovatieve klinische toepassingen.”
tes kunt kijken. Een aantal weken later bood ze me een Wiley
fellowship aan. Uiteindelijk ben ik daar 4 maanden naartoe geWat denk je van de interesse van de huidige lichting chemie- en
gaan en heb ik dat apparaat gebouwd. Dat heeft geresulteerd in
life sciencesstudenten voor de massaspectrometrie?
een coverartikel in Analytical Chemistry, afgelopen december.”
Heeren schudt zijn hoofd. “Studenten hebben geen notie van
de processen in het apparaat. En dat terwijl er een biljoenenDus die heel precieze oppervlaktetechnologie fascineert je nog
markt is ontstaan voor de massaspectrometrie. Ik schat dat de
steeds?
wereldwijde jaarlijkse imagingmarkt voor instrumentatie en
“Wat me echt fascineert is hoe het in hemelsnaam mogelijk is
toeleveranciers zo’n 10 tot 15 miljard euro beslaat.
dat zo’n kleine moleculaire verandering zulke desastreuze
De grote onderzoeksvragen komen natuurlijk uit de life sciengevolgen kan hebben, in het geval van kanker. Waarom ontces, maar ook uit de chemie. Er komen steeds meer complexe
spoort een groepje cellen? Hoe kan het dat al die moleculen sapolymeersystemen, bijvoorbeeld verfsystemen die oplosmiddelmen opeens de verkeerde kant opgaan? Ik denk dat ik een idee
vrij zijn. Hoe harden die uit? Welke bindingen worden gevormd?
heb hoe je dat kunt ontrafelen, die complexiteit.
Dat proces kunnen we nu ook volgen met een massaspectromeWe kijken nu naar honderden eiwitten tegelijkertijd om te zien
ter die honderd samples per seconde neemt. Dat is wel even wat
hoe ze in elkaar passen. Waar op het genoom worden de signaanders dan één keer per minuut, zoals in de jaren 80.”
len aangeschakeld? Wat is de volgorde? Kun je een signaalpad
helemaal volgen? Noem het multi-modal imaging, of systems
Wat vind je het leukste van je werk?
biology. Wij brengen informatie bij elkaar die complexe interac“Dat je levens van mensen positief beïnvloedt. Je begeleidt jonge
tiepaden tussen eiwitmoleculen in kaart brengt. Identificeer je
onderzoekers en leert ze lol hebben in wat ze doen, vrij te denken
de cruciale nodes in zo’n pad, dan zijn dat je drug targets. De
en vreemde wegen in te slaan die misschien niet logisch zijn,
Amerikaanse NIH financieert hier een oio en een postdoc om
maar wel de moeite waard om te exploreren. Je blijft ze altijd tesamen met de Johns Hopkins University in Baltimore te ondergenkomen. Ze vragen me nog steeds om advies. In Duitsland
zoeken hoe het gebrek aan zuurstof een dergelijke verandering
hebben ze daar een mooie uitdrukking voor: Doktor Vater. Het
van moleculaire signalen teweegbrengt in borsttumoren.”
zijn toch een beetje je kindjes die zo de wijde wereld invliegen.” |