Interview met prof. dr. G.H. Koenderink
Prof. dr. Gijsje Koenderink onderzoekt bij de TU Delft hoe cellen en weefsels hun stevigheid en flexibiliteit krijgen. Haar werk richt zich op collageen, een belangrijk bouwmateriaal van het lichaam. Veranderingen daarin spelen een rol bij verschillende bindweefselaandoeningen waar ook Stichting Power of Reflection zich op richt.
Kunt u uitleggen wat collageen is?
“Collageen is een eiwit, of eigenlijk is het een hele familie van eiwitten. De bekendste is collageen type 1, dat bijvoorbeeld in de huid zit. Maar er zijn ook andere types, zoals type 2 in kraakbeen.
Collageenmoleculen vormen samen vezels en die vezels vormen weer netwerken. Zulke netwerken van collageenvezels bepalen voor een groot deel de eigenschappen van een weefsel. In de huid liggen de vezels bijvoorbeeld in allerlei richtingen, zodat huid alle kanten op kan bewegen. Maar in pezen liggen ze juist netjes in één richting, omdat daar vooral trekkrachten op staan. Ik vind het heel bijzonder hoe het lichaam die structuur aanpast aan de functie van het weefsel. Cellen bouwen als het ware hun eigen ‘omgeving’, en doen dat op een manier die past bij wat dat weefsel moet kunnen.”
Ligt dat allemaal vast in het DNA?
“Het DNA speelt zeker een rol, maar het is niet het hele verhaal. Alle cellen in ons lichaam hebben dezelfde DNA-code, maar toch hebben ze verschillende functies. Dat komt doordat cellen reageren op hun omgeving en op wat ze ‘meemaken’. Een mooi voorbeeld is dat weefsels zich aanpassen aan belasting. Als je bijvoorbeeld meer gaat bewegen of trainen, verandert niet alleen je spiermassa, maar ook de structuur van het bindweefsel en zelfs je botten. Het lichaam past zich voortdurend aan.”
Waar richt uw onderzoek zich op?
“Een belangrijk deel van ons onderzoek gaat over het begrijpen van hoe die mechanische eigenschappen ontstaan. Wat maakt een weefsel stijf of juist soepel? Daarbij kijken we naar verschillende niveaus. Naar het collageenmolecuul zelf, naar de vezels die daaruit ontstaan en naar het netwerk dat die vezels samen vormen. Wat we hebben gevonden is dat vooral de structuur van dat netwerk bepalend is voor de eigenschappen van een weefsel. Pas als je een weefsel heel sterk vervormt, gaan ook de eigenschappen van de vezels of eiwitten zelf een rol spelen.”
Hoe onderzoekt u dat?
“We werken in het lab vaak met modellen van collageen. Dan maken we bijvoorbeeld collageenvezels uit gezuiverd collageen. Je hebt dan een eenvoudiger systeem zonder cellen, waardoor je makkelijker kunt begrijpen wat er gebeurt.
Maar echte weefsels zijn natuurlijk veel complexer. Daar zitten ook cellen in en andere moleculen, zoals hyaluronzuur. Die combinatie van ingrediënten bepaalt uiteindelijk hoe een weefsel zich gedraagt. Daarom proberen we stap voor stap steeds meer complexiteit toe te voegen aan onze modellen. En sinds enkele jaren meten we ook aan echte weefsels, bijvoorbeeld in samenwerking met het Erasmus MC.”
Hoe gaan zulke metingen in zijn werk?
“We meten bijvoorbeeld hoe stijf een weefsel is. Dat doen we door met een heel klein naaldje op een cel of een stukje weefsel te drukken. Zo kun je zien hoe het materiaal reageert. Met die metingen kun je gezond en ziek weefsel vergelijken. We hebben dat onder andere gedaan bij leverweefsel, waarbij we zagen dat tumorweefsel stijver is dan gezond weefsel. Dat soort verschillen zijn interessant, niet alleen voor diagnostiek maar ook omdat cellen zelf weer reageren op mechanische eigenschappen.”
Dat kunnen die cellen ‘voelen’?
“Ja, we weten pas relatief kort dat cellen niet alleen reageren op chemische signalen, maar ook op hun mechanische omgeving. Als een weefsel bijvoorbeeld stijver wordt dan normaal, kunnen cellen zich anders gaan gedragen. In sommige gevallen kan dat bijdragen aan ziekteprocessen, zoals bij kanker of fibrose. Dit jonge vakgebied noemen we mechanobiologie: de studie van hoe mechanische eigenschappen invloed hebben op biologische processen.
Vroeger kweekten onderzoekers cellen meestal op harde ondergronden, zoals een glazen plaatje. Inmiddels weten we dat dat meestal een onnatuurlijke omgeving is. Cellen gedragen zich heel anders als je ze op een ondergrond zet die meer lijkt op hun natuurlijke omgeving. Hersencellen kun je bijvoorbeeld het best kweken op een zachte ondergrond, want onze hersenen zijn ook zacht.”
Doet u ook onderzoek naar collageen-bindweefselaandoeningen?
“Nee, helaas nog niet, daar hebben we namelijk financiering voor nodig. We hebben wel een subsidieaanvraag gedaan om kraakbeencellen van patiënten met Ehlers-Danlos te bestuderen, maar die is helaas niet gehonoreerd.
Wat we graag zouden willen, is systematisch onderzoeken hoe de collageenstructuur bij collageen-bindweefselaandoeningen verandert. Is er meer of minder collageen? Zijn de vezels anders opgebouwd? En wat betekent dat voor de mechanische eigenschappen? Dat soort vragen sluiten goed aan bij wat wij doen, maar daarvoor heb je wel samenwerking en middelen nodig. Wij zijn biofysici, dus wij brengen bepaalde technieken en inzichten mee, maar je hebt ook toegang nodig tot patiëntmateriaal en klinische expertise. Daarom werken we steeds meer samen met partijen zoals het Erasmus MC. We hopen dat we dat soort samenwerkingen verder kunnen uitbreiden.”
Denkt u dat uw vakgebied kan bijdragen aan nieuwe behandelingen?
“Ja, dat denk ik zeker. Je ziet nu dat het veld zich ontwikkelt richting wat soms mechanomedicine wordt genoemd. Daarbij kijk je of je via de mechanische eigenschappen van weefsels kunt ingrijpen in ziekteprocessen. In kankeronderzoek wordt bijvoorbeeld gekeken of je de stijfheid van weefsel kunt veranderen door bepaalde componenten van weefsels af te breken. Dat blijkt complex, maar er zijn wel veelbelovende eerste stappen. Er wordt ook onderzocht hoe je met mechanomedicine weefsel kunt herstellen of nieuw weefsel kunt laten groeien. Het is nog lang geen klinische praktijk, maar het is wel een nieuwe en interessante invalshoek waar steeds meer aandacht voor komt.”
Wat hoopt u voor de toekomst?
“Ik hoop dat we meer verbinding kunnen maken tussen fundamenteel onderzoek en medische toepassingen. Kennis over algemene principes van collageen kun je vaak ook in andere contexten gebruiken. Initiatieven die onderzoekers met elkaar in contact brengen, zoals de stichting Power of Reflection doet, kunnen daarom echt helpen.”
De kracht van structuur: wat maakt weefsel sterk?
Geschreven door: Diana de Veld, wetenschapsjournalist
Nederlands 
English (UK)