Het mysterie van het leven

Albert Heck is een specialist in het ‘wegen’ en daardoor identificeren van eiwitten met massaspectrometrie. Met die uiterst geavanceerde technologie pakt hij uiteenlopende biologische vraagstukken aan, samen met experts op deelgebieden van de biologie en geneeskunde. Zijn eigen doel is om steeds beter te begrijpen hoe al het leven in elkaar zit. De hoogleraar Scheikunde en Farmaceutische wetenschappen in Utrecht ontvangt in 2017 een NWOSpinozapremie van 2,5 miljoen euro.

Hoe dichterbij je komt, hoe bescheidener je wordt
- Albert Heck

Twintig jaar geleden begon je in Utrecht als piepjonge hoogleraar met grootse dromen. Wat stond je toen voor ogen?

‘Ik had een plan dat tot de verbeelding sprak: met massaspectrometrie bestuderen hoe eiwitten samenwerken. Massaspectrometrie is een techniek waarmee je moleculen op een zeer precieze manier kunt wegen, en daardoor identificeren. De techniek is uitgevonden rond 1900, maar pas eind jaren tachtig werd het mogelijk om ook biomoleculen op deze manier te bestuderen. Sindsdien ligt de biologie wijd open voor de massaspectrometrie. Zonder dat veel mensen het weten is de techniek alomtegenwoordig: het bloed uit een hielprikje bij een pasgeboren baby wordt met massaspectrometrie onderzocht; artsen gebruiken de techniek om een diagnose te stellen aan de hand van bloed-, huid- of urinemonsters; kijk je naar Crime Scene Investigation, dan wijst de massaspectrometrische analyse vaak de dader aan. Toch was mijn idee om niet alleen losse eiwitten te bestuderen maar ook netwerken van eiwitten twintig jaar geleden science fiction. Het was niet duidelijk of het zou kunnen en hoe het zou moeten.’

Waarom wilde je het dan zo graag?

‘Ons lichaam is opgebouwd uit biljoenen cellen. Ze hebben allemaal een andere functie, die wordt bepaald door hun eiwitten. Eiwitten worden wel de werkpaarden van het lichaam genoemd. Zij zorgen ervoor dat een huidcel functioneert als een huidcel en een longcel als een longcel. Maar eiwitten opereren niet alleen. Net als in onze maatschappij gaat het niet om de individuen maar om wat ze met elkaar samen doen. Als we willen begrijpen waarom dingen in het lichaam soms goed en soms fout gaan, moeten we die samenwerking dus in kaart brengen. Vergelijk het met een voetbalelftal. Zijn er twee spelers ziek, dan kan de rest van het team ook terugvallen, óf de overgebleven spelers kunnen juist extra hun best gaan doen om toch nog te winnen. De interactie tussen eiwitten begrijpen is minstens zo belangrijk als te weten welke eiwitten er in een cel zitten.’

Je bent specialist in een technologie, maar springt daarmee graag van het ene wetenschapsgebied naar het andere.

‘Ja, ik werk heel graag samen in de breedte met experts uit allerlei vakgebieden. Die zitten soms al jaren tegen een wetenschappelijk probleem aan te hikken. Voor mij is het een heel mooi moment als ik dan kan zeggen: misschien kunnen wij dat gewoon meten! Zo werkten we een tijd geleden samen met medici die als een van de eersten probeerden huidcellen terug te programmeren naar een embryonale stamcel. Zo willen ze uiteindelijk hele organen kunnen herproduceren, zodat iemand (in de verre toekomst) een nieuwe lever of een nieuw hart kan krijgen. Tijdens die herprogrammering volgden wij de eiwithuishouding van dag tot dag, met als doel het proces beter te begrijpen en te optimaliseren. Nu is immunotherapie heel belangrijk, waarbij buiten het lichaam eiwitcellen een boost krijgen om kanker aan te vallen. Immunologen komen bij ons om te laten meten welke immunotherapie het beste past bij welke patiënt. Maar ik heb bijvoorbeeld ook gekeken naar plantjes, hoe ze reageren als ze zout water krijgen in plaats van zoet, of naar bacteriën die een eigen biologische klok blijken te hebben. Ik stap vaak een nieuw biologisch veld in, maar ik stap er net zo makkelijk weer uit. Dat is voor mij juist het allermooiste van mijn vakgebied: dat je gratis les krijgt van experts op allerlei terrein en zelf steeds meer te weten komt over hoe het leven in elkaar zit, van virus tot mens.’

Als eiwitten zo goed kunnen samenwerken, waarom wetenschappers dan niet?

Wat is er inmiddels terechtgekomen van je droom om te begrijpen hoe eiwitten samenwerken?

‘We hebben grote stappen gemaakt. Eiwitten ”praten” met elkaar; dat noemen we signaaltransductie. Die communicatie kunnen we nu volgen met door ons ontwikkelde technieken. Ook kennen we al honderden eiwitnetwerken. Daarmee zijn we gigantisch opgeschoten. Maar we denken dat er in een cel wel duizenden van die netwerken zijn, die ook steeds weer veranderen. Dus aan de ene kant zijn we zelfs mijn wildste dromen van toen ik in Utrecht begon ver gepasseerd, maar aan de andere kant kwamen zelfs die wilde dromen nog niet half zo dicht bij een volledige beschrijving van de werkelijkheid als we toen dachten. Er doemen steeds weer nieuwe dingen op die we moeten uitzoeken.’

Is dat niet frustrerend?

‘Hoe dichter je het mysterie van het leven benadert, hoe bescheidener je wordt als wetenschapper. Wij weten nu duizend keer meer dan tien jaar geleden. En we weten ook duizend keer beter dat we echt nog niet weten hoe het allemaal werkt. Daar kun je mismoedig van worden, maar ik vind het alleen maar genieten. Ik vind het heerlijk om te zien hoe mooi het leven is, op moleculair gebied. Hoe geraffineerd het werkt. Neem bijvoorbeeld zo’n bacterie met zijn biologische klok. Deze bacterie leeft in de oceaan en is verantwoordelijk voor de productie van veel van onze zuurstof. Dat doet hij overdag. Dan gaat hij naar het oppervlak van de zee om zo veel mogelijk licht te krijgen. Maar dat oppervlak is een gevaarlijke plek waar hij zijn vijanden tegen kan komen. Dus ‘s nachts zakt de bacterie wat de diepte in, om de volgende ochtend weer op te stijgen. En het gekke is: deze bacterie weet al een paar uur voordat het licht wordt: ik moet nu naar boven gaan.

Zijn bacteriële klok bestaat uit maar drie typen eiwitten die met elkaar communiceren en functioneert totaal anders dan onze eigen biologische klok. Je kunt dat primitiever noemen, maar de klok van die bacterie heeft meteorieten, dinosaurussen en ijstijden overleefd, en zal een mogelijke klimaatverandering ook wel overleven.

Deze primitieve klok is dus misschien wel robuuster dan onze eigen klok. En hij laat zien dat er in de evolutie verschillende oplossingen zijn voor hetzelfde probleem.’

Als het leven zo geraffineerd is, vind je het dan verleidelijk om te denken dat een god het allemaal bedacht heeft?

‘Nee, dat vind ik te veel een easy way out. De morele aspecten van religies spreken me meer aan dan hun verklarende kracht. Het leven hier op aarde is ongeveer drieënhalf miljard jaar geleden begonnen en er is heel veel gebeurd in die tijd. Daar zitten logische stappen in. Je kunt het niet morgen in het lab even namaken, maar als je het leven bestudeert denk je: het kán wel, van die oersoep komen we waar we nu zijn. Er is genoeg tijd voor geweest. Je hebt geen god nodig om dat allemaal te verklaren. Begrijp me goed, God kan en mag van mij bestaan, maar hoeft niet verantwoordelijk gemaakt te worden voor het leven zoals we dat kennen.’

Hoe is het om de Spinozapremie te krijgen?

‘Ik ben er natuurlijk heel blij mee. Ik beschouw het ook als een prijs voor de manier waarop ik wetenschap doe. Werken aan wat er op je af komt of wat je boeit, met je techniek als basis. Ik laat mensen makkelijk binnen of ik stap op ze af: ik weet niet veel van jouw veld, maar ik denk dat het wel interessant is om zus of zo samen te gaan doen. Dat is een heel andere manier van opereren dan streng je eigen terrein afbakenen en alles in eigen hand houden. Het is opener, je moet elkaar vertrouwen en dat maakt je ook kwetsbaar. Maar deze manier van werken heeft volgens mij wel de toekomst, want zo komt wetenschap het beste vooruit. Als eiwitten zo goed kunnen samenwerken, waarom wetenschappers dan niet?’

Wat ga je doen met die tweeënhalf miljoen?

‘Dat laat ik bewust open. Ik wil de Spinozapremie gebruiken voor het onverwachte dat op mijn pad komt. Om daar heel snel en met veel menskracht in te kunnen stappen en een slag te slaan. De wetenschappelijke dingen waar ik achteraf het meest trots op ben, hebben nooit in een onderzoeksvoorstel gestaan. In die voorstellen moet je realistisch blijven; dat zijn dus vaak niet de spannendste plannen. Deze premie wil ik gebruiken voor de wilde ideeën waar ik geen voorstel over dúrf te schrijven.’

Tekst: Mariëtte Huisjes, beeld: Ivar Pel

Download het artikel (pdf)