ACHTERGROND - MARE 16, 15 januari 2004
Leids talent ontvangt miljoenen
Zeven aankomende en drie gevestigde Leidse wetenschappers ontvingen van onderzoeksorganisatie NWO subsidies ter waarde van respectievelijk 2 ton en 1,25 miljoen euro per persoon. Mare stelt de talenten voor.
Toponderzoekers
Het Romeinse rijk was niet leeg
Prof. dr. Luuk de Ligt (Opleiding Geschiedenis): Bevolkingsgroei en armoede in Romeins Italië
‘Ik was buiten mezelf van geluk!‘ Prof. dr. Luuk de Ligt laat er geen misverstand over bestaan: hij is dolblij met de toekenning van de Vici-subsidie van 1,25 miljoen euro. ‘Ik was al aangenaam verrast dat ik in de laatste ronde zat. Als je dan ook nog eens al die andere hoogwaardige voorstellen weet voor te blijven, is dat natuurlijk fantastisch.‘
De Ligt gaat onderzoek doen naar de bevolkingsgroei in Romeins Italië tijdens de tweede eeuw voor Christus. ‘Het traditionele beeld van die periode is dat de bevolking in omvang afnam. Door de invoer van slaven voor slavenlandbouw zou er minder werk en eten zijn voor gewone vrije burgers en dit zou geleid hebben tot een afname van het bevolkingsaantal. Dit verklaart, aldus de geldende theorie, waarom aan het eind van de tweede eeuw er steeds minder mannen te vinden waren die in de legioenen dienst konden doen. Daarvoor bestond namelijk een vermogensgrens, waar alleen vrije boeren met een zeker vermogen aan konden voldoen.‘
Aldus het traditionele beeld. De Ligt zet dat echter helemaal op zijn kop. ‘Ik stel dat de bevolking juist gegroeid en niet gekrompen is in deze periode. Mijns inziens verklaart dit zowel de verarming van grote delen van de vrije plattelandsbevolking als de emigratie van honderdduizenden inwoners van Italië in de eerste eeuw v. Chr. Van het geld van NWO ga ik drie aio‘s en twee postdocs deelonderzoeken laten doen om die these te bewijzen. Ik denk dat er genoeg geschreven en archeologische bronnen te vinden zijn om mijn stelling te ondersteunen. Die daling in beschikbare legionairs bestijd ik overigens niet. Dat kwam alleen omdat veel burgers geen zin meer hadden om te vechten. Het Romeinse rijk was in de tweede eeuw verwikkeld in een aantal oorlogen waarbij weinig buit te plunderen viel. Omdat velen niet voor niks hun leeftijd in de waagschaal wilden stellen, gaven ze zich eenvoudig niet meer op bij de census, zodat ze ook niet opgeroepen konden worden. Het feit dat ze niet in de censusgegevens voorkomen, wil echter nog niet zeggen dat ze ook niet bestaan hebben.‘(BF)
Twintigduizend eiwitten sorteren
Prof. dr. Hermen Overkleeft (Leiden Instituut voor Chemie): Organische chemie in levende cellen
Meer dan dertigduizend verschillende genen bezitten we. Genomics-onderzoekers proberen de activiteit van die genen te analyseren, maar volgens hoogleraar bio-organische synthese Hermen Overkleeft zijn we er dan nog niet. Want de chemische processen in ons lichaam worden niet uitgevoerd door genen, maar door de eiwitten waarvoor die dertigduizend genen coderen. In elke menselijke cel zijn ongeveer twintigduizend eiwitten tegelijkertijd aanwezig. Een enorme brij, die Overkleeft de komende jaren met zijn Vici-premie wil ontwarren.
Sorteren is daarbij Overkleefts strategie. Neem de kinases, enzymen die betrokken zijn bij allerlei signaalketens in de cel. ‘Als je met een famaceutisch middel één kinase uitschakelt, heeft dat ongetwijfeld invloed op andere kinases.‘ De organisch chemicus wil daarom alle kinases uit een cel in één sample samenbrengen om de invloed van een ingreep op de hele kinase-populatie te kunnen bestuderen.
Dezelfde selectie is ook bij andere categorieën eiwitten mogelijk: alle eiwitten met suikerketens eraan bijvoorbeeld, of alle eiwitten die verbonden zijn met fosfaten. Van de 20.000 eiwitten blijven er dan steeds 20 tot 200 over. Het selecteren is een chemische uitdaging: ‘De organische chemie werkt vaak bij heel hoge druk, of heel hoge zuurgraad. Maar nu moeten we de reacties uitvoeren bij aangename condities.‘ Uiteindelijk wil de hoogleraar die groepen eiwitten ook ín de cel zichtbaar maken, door er selectieve fluorescente markers aan vast te knopen.
Eén aio uit Overkleefts groep werkt al aan het project, maar de komende tijd komen er nog twee bij. Ook kan een biochemische postdoc aan de slag om experimenten met cellijnen op te zetten. Op het LUMC worden binnen het project groepen eiwitten onderzocht die betrokken zijn bij verschillende aandoeningen, zoals de spierziekte Ziekte van Pompe.(HvS)
Kosmische fase-overgangen
Prof. dr. Ana Achúcarro (Kosmologie): De deugd van defecten: brug tussen lab en heelal
Een duizendste microseconde na de big bang was het heelal normaal Ð er waren natuurwetten, er waren deeltjes: de vorming van moleculen, sterren en planeten kon beginnen. Maar wat er gebeurde in het eerste korte moment is onduidelijk.
In de kosmische achtergrondstraling en in magnetische velden zouden we, volgens de conventionele theorieën, in die fractie van een seconde sporen van ‘fase-overgangen‘ moeten aantreffen. Tot nog toe is er echter niks gevonden. Hoogleraar kosmologie Ana Achúcarro probeert met haar VICI-subsidie met extra mankracht te verklaren hoe dat komt.
De fase-overgangen waarnaar de kosmologen zoeken, zijn niet van het kaliber bevriezen of verdampen. ‘De fase-overgangen in de vroege kosmos zijn meer te vergelijken met een metaal dat supergeleidend wordt‘, vertelt hoogleraar Achúcarro.
Door zulke overgangen kunnen ‘topologische defecten‘ ontstaan. Op aarde zijn ze te vinden in magneten en sommige kristallen, maar in de kosmische achtergrondstraling wordt tot nog toe niets gemeten. Achúcarro: ‘Als je rekening houdt met de ultra-hoge energieën uit het vroege heelal zou je dat zeker wel verwachten.‘ En heet was het: ‘ it was so hot that you can‘t even start to imagine‘.
Achúcarro‘s groep bestudeerde zulke topologische defecten al langer Ð ze werken samen met experimentele onderzoekers binnen het internationale consortium COSLAB - maar de komende vijf jaar zullen de Leidse wetenschappers zich nog meer op de astronomische kant gaan richten. Met de Vici-subsidie kunnen er drie postdocs en twee aio‘s worden aangenomen; drie van Achúcarro‘s huidige medewerkers houden zich nu al met het project bezig.
De wetenschappers voorspellen wat voor topologische defecten te verwachten vallen uit bestaande theorieën, en toetsten dat aan de astronomische data over de defecten. Big numerical stuff, noemt de kosmologe het. Als de topologische defecten echt niet bestaan, blijven er minder ‘conservatieve‘ theorieën voor het heelal over. ‘Je denkt dan eerder aan super-strings‘, aldus Achúcarro.(HvS)
Aanstormend talent
Dr. Rutger van Bezooijen (LUMC - Endocrinologie en Stofwisselingsziekten): Botvorming nader beschouwd
Voor het mogelijke medicijn tegen botontkalking dat in het verschiet ligt door onderzoek van postdoc Rutger van Bezooijen en zijn collega‘s, heeft de farmaceutische industrie de patenten al binnen. Dat is niet verwonderlijk: momenteel is het alleen mogelijk om osteoporose te stoppen, maar met het nieuwe middel komt zelfs nieuwe botvorming bij ouderen in zicht.
Sclerostin, het eiwit dat Van Bezooijen onderzoekt, is een remmer van signaalstoffen voor botvorming. Het veroorzaakt geen botontkalking, maar toch kan uitschakeling van sclerostin die kwaal waarschijnlijk herstellen. Dat blijkt wel bij patiënten met twee zeldzame ziektes: sclerosteose en de Ziekte van Van Buchem. Hun botten zijn door het sclerostin-gebrek extra dik. Een medicijn dat sclerostin uitschakelt, kan een zelfde Ð maar nu juist gewenst Ð botvormend effect hebben.
Van Bezooijen gaat de werking van sclerostin en het bijbehorende gen onderzoeken bij de afdeling Endocrinologie en Stofwisselingsziekten van het LUMC en bij het Nederlands Kanker Instituut.(HvS)
Dr. A. Alexander Kros (Chemie): Kunstmatige cellen
Inspiratie voor chemisch onderzoek haalt postdoc Alexander Kros uit de natuur. Lichaamscellen zijn bijvoorbeeld enorm goede afgesloten reactorvaatjes, dus Kros besteedt zijn Veni-premie aan het opbouwen van kunstmatige cellen uit polymeren. Allerlei reacties kunnen er in potentie op heel kleine schaal in plaats vinden.
Kunstmatige cellen zijn al wel eerder gefabriceerd, maar de polymeren waarmee Kros bij de onderzoeksgroep Soft Condensed Matter aan de slag gaat, genieten ruime belangstelling onder chemici. Het zijn normale plastics, in een keten afgewisseld met korte eiwitketens. Door de variatie aan aminozuren en de verschillende vouwing van de eiwitstructuur wordt met zulke polymeren veel meer mogelijk.
Uiteindelijk wil de postdoc cellen fabriceren die zich kunnen vermenigvuldigen. Kros, die enkele maanden geleden al met zijn project begon, stelt met zijn premie een analist aan; zelf had hij al een aanstelling.(HvS)
Dr. A. Andreea Ioan-Facsinay (LUMC Ð Reumatologie): Zoeken naar de oorzaak van artritis
Dat reuma een auto-immuunziekte is, is inmiddels wel duidelijk. ‘Maar wàt er wordt aangevallen, is onbekend‘, legt de Roemeense postdoc Andreea Ioan-Facsinay uit. Elke patiënt die aan ‘reumatoïde artritis‘ lijdt, heeft antilichamen tegen andere eiwitten.
In het woud van antistoffen is er gelukkig een type dat wel bij de meeste reuma-patiënten voorkomt: de groep van anti-CCP-antilichamen. Zeventig van de patiënten heeft ze. Opvallender is nog dat er nauwelijks gezonde mensen zijn met anti-CCP-antilichamen. De uitzonderingen zijn mensen die op latere leeftijd reuma zullen ontwikkelen.
CCP staat voor ‘Cyclic Citrullinated Proteïns‘, eiwitten die het zeldzame aminozuur citrulline bevatten. Ook gezonde mensen hebben zulke CCP-eiwitten, maar hun immuunsysteem valt ze niet aan. Ioan-Facsinay wil de komende drie jaar uitzoeken hoe dat verschil ontstaat. Ook gaat ze de link tussen anti-CCP-antilichamen en reumatoïde artritis verder onderzoeken bij muizen.(HvS)
Dr. Alexei Cherepanov (Universiteit Leiden/TUD): Dynamiek van enzymen
Proberen om twee DNA-strengen in te vriezen als ze juist door een enzym aan elkaar worden geknoopt Ð dat is nog veel moeilijker dan twee estafettelopers fotograferen als ze allebei het stokje vasthouden. Enzymreacties duren namelijk niet langer dan een duizendste tot een miljoenste seconde. Postdoc Alexei Cherepanov gaat het desondanks proberen. In de drie jaar die hij voor de klus heeft, wil hij bovendien uitzoeken hoe de DNA-strengen en het enzym (DNA-ligase genaamd) eruitzien tijdens de reactie. Dit enzym repareert in alle levende wezens kapotte DNA-strengen.
Het eerste anderhalf jaar gaat Cherepanov aan de slag bij de TU Delft, in het lab aan hoogleraar enzymologie Simon de Vries. Daar wil hij het enzym-DNA-complex invriezen met de daar ontwikkelde techniek microsecond hyperfreeze-quench. Vervolgens vertrekt de postdoc naar Leiden om bij hoogleraar Huub de Groot de molecuulstructuur van het DNA-ligase in actie te bepalen. Als de aanpak succesvol is, kan deze ook voor andere enzymen gebruikt worden.(HvS)
Dr. Sharief Barends (Genexpress): Moleculair Paard van Troje
Ziekteverwekkers hebben het zwaar. Terwijl ze zich willen vermenigvuldigen, probeert ons immuunsysteem ze het leven zuur te maken. Alle ziekteverwekkende bacteriën Ð van salmonella tot tuberkelbacil - hebben daarom een speciaal stuk genetisch gereedschap om te voorkomen dat hun eigen eiwitfabriekjes er tijdens zo‘n aanval mee op houden.
Post-doc en Veni-winnaar Sharief Barends heeft echter geen medelijden met pathogene bacteriën. Door juist dat onderhouds-gereedschap, tm-RNA genoemd, onklaar te maken, wil hij een antibioticum ontwikkelen. Het grote voordeel van zo‘n medicijn: onschuldige lichaamseigen bacteriën hebben geen tm-RNA nodig en hebben dus ook geen last van de behandeling.
Bovendien zou tm-RNA ons een kijkje kunnen bieden op de oer-evolutie van het leven, want Barends ontdekte tm-RNA-achtige structuren eerder al bij virussen. Door de overeenkomsten verder te onderzoeken, kan hij misschien de verwantschap tussen virussen en bacteriën aantonen. Miljarden jaren geleden moeten hun wegen al gescheiden zijn. ‘Zulk onderzoek heeft nog nooit iemand gedaan‘, aldus Barends.(HvS)
Dr. Nancy Kula (Taalwetenschappen): Structuur in geluid
Dr. Nancy Chongo Kula (Taalwetenschappen), tot voor kort werkzaam bij taalkunde onderzoeksschool ULCL, kreeg een Veni-subsidie voor haar onderzoek naar ‘Structuur in geluid‘. Eén van de redenen waarom mensen elkaar kunnen begrijpen is dat ze in staat zijn ‘nuttige‘ klanken te onderscheiden van andere geluiden. Kula‘s project onderzoekt hoe deze geluiden verband houden met de structuur van zinnen om betekenis te kunnen afleiden.
Kula is afkomstig uit Zambia, en na een MA Linguistics in Londen, promoveerde ze in 2002 in Leiden op onderzoek naar fonologische verschijnselen in het Bemba. (CW)
Dr. Daniel Scheepers (Psychologie): Een andere groep: eng of uitdaging?
Is een andere groep eng of uitdagend? Met dit probleem houdt dr. Daan Scheepers zich, geruggensteund door zijn beurs, de komende jaren bezig. Zijn onderzoek focust op de vraag wanneer interactie met andere groepen als uitdaging of als bedreiging gezien wordt. ‘Eerder onderzoek induceerde uit groepsinteractie vaak dreiging als motivatie. Ik ga na of in dergelijke situaties ook gevoelens van uitdaging kunnen optreden. Contact met anderen hoeft niet noodzakelijk te leiden tot negatief gedrag zoals discriminatie. Inzet voor de eigen groep is ook mogelijk.‘
Scheepers zal hiertoe een reeks experimenten ondernemen waarbij onder andere bloeddrukmeting en ECG‘s een rol spelen. Door samenvoeging van meetgegevens zal hij trachten dreiging dan wel uitdaging fysiologisch vast te stellen. ‘De combinatie van de verschillende indices maakt dit onderzoek nauwkeurig. Vroeger leidde men uit een hogere hartslag te eenduidig een bepaald gevoel af.‘(TB)
