Scholieren SPECIAL Mede mogelijk gemaakt door Radboud Universiteit Nijmegen
scholierenspecial
Mobieltjes van de toekomst Met smartphones checken we het nieuws, het weer, updates van vrienden en de nieuwste YouTube-hits. Dat was tien jaar geleden onvoorstelbaar. Maar ook wat we ons vandaag niet kunnen voorstellen, kan binnenkort realiteit zijn. Hoe ziet de smartphone van de toekomst eruit?
Door Ans Hekkenberg
1 Gezond gamen Games spelen op je mobiel hoeft geen tijdsverspilling te zijn. ‘Games kunnen positieve effecten hebben op je lichamelijke en geestelijke gezondheid’, vindt Adam Lobel. Hij is onderzoekspsycholoog aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. Games kunnen je bijvoorbeeld uitdagen om vaker te sporten en je belonen voor je inspanningen. Maar spelletjes kunnen je ook mentaal sterker maken. Lobel: ‘Uitdagende games, waarbij je bijvoorbeeld écht je best moet doen om een volgend level te halen, kunnen je beter leren omgaan met tegenvallers in het echte leven. En spellen als Bejeweled leren je beter omgaan met stress. Ze kunnen zelfs symptomen van depressies bestrijden. Daarnaast kun je je beter leren concentreren met games waarin je een personage bestuurt in een ruimte vol bewegende voorwerpen.’ 98 | New Scientist | november 2013
De precieze effecten van games (zowel positief als negatief) zijn nog grotendeels onbekend. ‘We weten nu vooral wat effecten van console- en PC-spellen kunnen zijn’, zegt Lobel. ‘Voor mobiele games kunnen andere regels gelden.’
2 Sarcasme Met de huidige mobieltjes kunnen we continu berichten ontvangen van social media zoals Twitter en Facebook. Maar de telefoon van de toekomst gaat een stapje verder. Die zal de berichten niet alleen binnenhalen, maar ze ook lezen en begrijpen. Om dat voor elkaar te krijgen, geven wetenschappers een soort taalles aan computers. Taalwetenschappers van de Radboud Universiteit leerden bijvoorbeeld een computer sarcasme op te sporen in twitterberichten. Ze verzamelden 78.000 tweets met de hashtag #sarcasme en lieten die door een computer analyseren. De computer ontdekte patronen in de sarcastische tweets, waaronder het ge-
Toekomstige mobieltjes zullen niet alleen berichtjes ontvangen, maar die ook lezen en begrijpen
Games kunnen je uitdagen om vaker te sporten, en je belonen voor je inspanningen.
Bellen met zonnecellen Sommige klachten kun je straks voorleggen aan een app, in plaats van aan een huisarts.
bruik van bepaalde woorden en hashtags als #jeej. Ook ontdekte de computer in de sarcastische tweets opvallend veel hyperbolen: een vorm van overdrijving (‘ik wachtte al een eeuwigheid op zo’n leuke wiskundeles!’). De onderzoekers testten hun getrainde computer vervolgens op een nieuwe verzameling tweets. De computer wist maar liefst 75 procent van de tweets met sarcasme te detecteren. Sommige mensen halen zo’n score niet eens!
'Van spellen als Bejeweled leer je beter omgaan met stress'
3 Oproltelefoon Ontwerpers zullen smartphones in de toekomst f lexibele schermen geven. Volgens natuurkundige Uli Zeitler van de Radboud Universiteit in Nijmegen gaan telefoondisplays binnenkort zelfs zo buigzaam zijn, dat we mobieltjes helemaal kunnen oprollen. Zeitler doet onderzoek naar een van de materialen die telefoondisplays oprolbaar kan maken: grafeen. Dat materiaal bestaat uit een laag koolstof van slechts één atoom dik. De atomen zijn gerangschikt in een patroon dat doet denken aan kippengaas. ‘Grafeen is voor 98 procent transparant en geleidt elektriciteit goed’, zegt Zeitler. ‘Daardoor is het geschikt voor touchscreens. En omdat het zo dun is, kun je het gemakkelijk oprollen.’ Elektronicabedrijven zoals Samsung doen onderzoek naar die mogelijkheid. Grafeen is ook extreem sterk. De verbindingen tussen de koolstofatomen zijn moeilijk te breken. Daardoor kan het materiaal tot wel driehonderd keer zo sterk zijn als staal. Dat betekent helaas niet dat
het scherm van je smartphone nooit meer kapot gaat. Een grafeenschermpje zal niet volledig uit het wonderlijke grafeen bestaan, maar ook deels uit plastic.
4 Dr. Smartphone De Nijmeegse onderzoeker Peter Lucas heeft twee apps ontwikkeld die voor een deel de rol van de huisarts op zich kunnen nemen. De apps doen slimme voorspellingen over de gezondheid van de gebruiker. De eerste app is bedoeld voor mensen met COPD, een chronische longziekte. De gebruikers krijgen een apparaat waarmee ze een ademtest uitvoeren. Vervolgens leest de app de test uit. De app controleert dan of de gebruiker binnenkort risico loopt op ernstig ademtekort. De andere app is bedoeld voor zwangere vrouwen met een hoge bloeddruk. Die app analyseert een bloeddrukmeting en voorspelt aan de hand daarvan of de symptomen zullen verergeren. Daarnaast stellen de apps een paar vragen die een huisarts ook zou stellen, bij-
Leuk zo’n mobieltje, maar al die apps trekken wel snel je batterij leeg. Een intensief gebruikte smartphone houdt het nog geen dag vol voordat hij weer aan de lader moet. Sommige fabrikanten hopen dat probleem op te lossen door smartphones uit te rusten met zonnecellen. ‘Maar zonnecellen kunnen de batterij nooit helemaal vervangen’, waarschuwt John Schermer, die natuurkundige is aan de Radboud Universiteit. ‘Het oppervlak van de telefoon is beperkt, dus je kunt er weinig zonnecellen op kwijt. Daarbij zit de telefoon een groot deel van de tijd in je broekzak, waar het donker is. Zonnecellen kunnen dus wel wat energie opleveren, maar nooit genoeg om de smartphones continu van energie te voorzien.’ Toch ziet Schermer wel wat mogelijkheden. ‘Een intensief gebruikte telefoon is binnen een dag leeg. Met zonnecellen kun je een telefoon wel een beetje bijladen. Dat moet genoeg zijn om de schooldag net te overbruggen, zodat je jouw mobieltje thuis weer kunt opladen.’
voorbeeld of de gebruiker opvallend veel moest hoesten de afgelopen tijd. De app gebruikt vervolgens alle informatie om een gezondheidsvoorspelling zo nauwkeurig mogelijk te maken. Lucas hoopt zijn apps eind 2014 op de markt te brengen. november 2013 | New Scientist | 99
scholierenspecial neurologie
kosmologie
Was dit een nachtbraker of een ochtendmens? Wikimedia Commons
Breinverschillen tussen nachtbrakers en ochtendmensen Sta je graag vroeg op of kom je pas laat in de avond echt tot leven? Onderzoekers kunnen het aan je brein zien.
V
oor het eerst hebben onderzoekers concreet bewijs gevonden dat verschillen in de hersenen ochtendmensen onderscheiden van mensen die graag laat opblijven. Die verschillen kunnen verklaren waarom nachtbrakers een groter risico lopen op een depressie. 100 | New Scientist | november 2013
Om dat te onderzoeken, maakte Jessica Rosenberg van de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule in Aken DTI-scans van de hersenen van 16 vroege vogels, 23 nachtbrakers en 20 mensen die daar tussenin zitten. De DTI-scan is een variant van de bekendere MRI-scan die de zenuwbanen in de hersenen beter in beeld kan brengen. Het bleek dat nachtbrakers beschikken over minder witte stof die zorgt voor
informatieoverdracht in de hersenen. Het gevolg is een storing veroorzaakt op plekken die in verband worden gebracht met depressie.
'Het is interessant dat er individuele verschillen te zien zijn'
Eerdere studies toonden aan dat opblijvers slechter slapen, overdag vermoeider zijn en meer tabak en alcohol nuttigen – verschijnselen die volgens de onderzoekers doen denken aan een chronische vorm van jetlag. ‘We denken dat de verminderde witte stof in de hersenen wordt veroorzaakt doordat nachtbrakers lijden aan een soort permanente jetlag’, zegt Rosenberg. Volgens haar is wel nog meer onderzoek nodig om die conclusie te bevestigen. Hoewel het aannemelijk is dat tabak en alcohol de vermindering in witte stof veroorzaken, zouden ook genen die de biologische klok ontregelen een oorzaak kunnen zijn. Bovendien is het niet duidelijk of die verandering in de hersenen gevolgen heeft voor de gezondheid van de mens. ‘Het is interessant om te zien dat er individuele verschillen te zien zijn’, zegt Derk-Jan Dijk, directeur van het Britse Surrey Sleep Research Centre. ‘Maar we moeten ook proberen te begrijpen wat de oorzaak is en op wat voor manier we die verschillen kunnen beïnvloeden.’ Rosenberg stelt voor dat mensen hun werkschema aanpassen aan hun natuurlijke slaappatroon om hun gezondheid te beïnvloeden. Dijk denkt dat er misschien een gemakkelijkere manier is om hetzelfde te bereiken. Vorige maand werd een onderzoek gepubliceerd dat stelt dat de biologische klok van nachtbrakers zich vanzelf aanpast aan een vroeger ritme van slapen en opstaan, wanneer zij hun blootstelling aan kunstlicht verminderen en blootstelling aan zonlicht vergroten, bijvoorbeeld door een tijdje te camperen. –MB
Kosmologie in 24 seconden Hoe vat je een jarenlang onderzoek in 24 seconden samen? De Leidse kosmoloog Wessel Valkenburg won die battle voor wetenschappers.
K
osmoloog Wessel Valkenburg (Universiteit Leiden) heeft de zogeheten 24/7-strijd gewonnen op de Nederlandse Ig Nobel Night. Die nacht staat in het teken van de Ig Nobel-prijzen, de ludieke tegenhangers van de echte Nobelprijzen. De 24/7-competitie is een wetenschappelijke variant van de woordgevechten die rappers met elkaar uitvechten. Onderzoekers krijgen 24 seconden om hun onderzoek uit te leggen. Vervolgens moeten ze dat samenvatten in zeven woorden. De winnende 24-secondentekst van Valkenburg luidde: ‘Ik ben het middelpunt van het heelal. Of zijn we gewoon, net als elders? Kosmologie is 13 miljard jaar terug in de tijd kijken. We zien daar alleen het jonge heelal, kort na de oerknal. Hier is het heelal inmiddels oud. Maar hoe was het jonge heelal hier? Verre wolken stof ref lecteren licht van kort na de oerknal. We blijken bijzonder gewoon.’ Zijn samenvatting in zeven woorden luidde: ‘Een verre spiegel maakt je heel jong.’ ‘24 seconden zijn heel snel voorbij’, zegt Valkenburg over zijn voorbereiding. ‘Elk klein woordje weegt mee. Je moet over elk woord nadenken en je woorden eindeloos oefenen totdat je de snelheid en timing precies goed hebt.’ –GvH
Een minuutje met...
zit. De Britse rechtbank verbood je dat werk te publiceren. Wat had je ontdekt?
De onderzoekscarrière van de Nijmeegse informaticus Roel Verdult raakte in een stroomversnelling toen hij in 2008 de OV-chipkaart kraakte. Volgens hem is het tegenwoordig niet veel beter gesteld met de beveiliging van digitale systemen.
Het lijkt me beter om daarover nu niet uit te wijden, want de rechtszaak loopt nog. Onbegrijpelijk, want in augustus 2012 publiceerden we vergelijkbaar werk zonder problemen. Maar wat ik echt niet snap, is dat fabrikanten gewoon achterhaalde beveiligingssystemen blijven gebruiken.
De kraker van de OV-chipkaart
Is het dan zo slecht gesteld met onze digitale veiligheid?
Wat was het probleem met de OV-kaart?
De cryptografie bevatte veel zwakheden. Zo kon je de geheime sleutel van de chip kraken en zelf je saldo verhogen. Inmiddels zijn er wat pleisters geplakt op de beveiliging. Maar de fundamentele verbetering die vijf jaar geleden werd beloofd, is nog niet doorgevoerd. Hoe veranderde je dagelijkse werk door deze vondst?
Ik kwam opeens op plekken die je gewoonlijk niet snel bereikt. Ik gaf in de Tweede Kamer een presentatie over digitale veiligheid. Ook nam de AIVD contact met me op. Mijn werk raakte namelijk een veiligheidssysteem dat ook op cruciale plekken binnen de overheid wordt gebruikt. Dit jaar kraakte je de Megamos-chip die in veel startonderbrekers van auto’s
Informaticus Roel Verdult toonde aan hoe gemakkelijk je de OV-chipkaart kunt kraken. anp Jalila Essaïdi
Ja. Ik weet zeker dat er meer onveilige security-systemen bestaan dan systemen die wel goed zijn doordacht. Denk bijvoorbeeld aan de kaart waarmee we elektrische auto’s opladen. Die bevat een chip waarvan vooraf bekend was dat hij te kraken is! Het is me een raadsel waarom daar dan toch voor is gekozen. Er zijn genoeg beveiligingsalgoritmes die tientallen jaren niet zijn gekraakt. Welke beveiligingssystemen bestuderen jullie nog meer?
We kijken bijvoorbeeld naar het elektronisch bankieren met mobieltjes. Banken houden geheim hoe hun beveiliging werkt, dus wij proberen dat te achterhalen. Zo kunnen we zwakheden in kaart brengen. Maar denk bijvoorbeeld ook aan medische apparaten, zoals pacemakers. In feite brengen alle draadloze verbindingen extra risico ’s met zich mee, dus die zijn voor ons het interessantst. –AH Roel Verdult is informaticus aan de Radboud Universiteit. Hij toonde diverse keren aan dat informaticasystemen gemakkelijk te kraken zijn. Eerder dit jaar wilde hij bekendmaken dat startonderbrekers van auto's eenvoudig te kraken zijn. Een Engelse rechter verbood die publicatie. november 2013 | New Scientist | 101
scholierenspecial
De magie van het lab
Nog nooit eerder maakten chemici zo nauwkeurig een cel na
Een microscoopopname van de supergel, die een enorme hoeveelheid water kan laten 'verstijven'. Alan Rowan/Paul Kouwer
Onderzoekers willen minuscule 'nanoraketten' gebruiken om medicijnpakketjes af te leveren in het menselijk lichaam.
Bij scheikundig onderzoek denken de mensen vaak aan laboratoria vol borrelende vloeistoffen. Wat komt er nu eigenlijk écht voort uit de wereld die scheikunde heet?
Door Ans Hekkenberg
1 Supergels Stel je voor dat je pleisters pijnloos van je huid kunt halen. In plaats van pijnlijke plakkers kunnen we binnenkort een pleister gebruiken die je moeiteloos van je lichaam wast met koud water. Die pijnloze pleister is een van de toepassingen die de Nijmeegse scheikundigen Alan Rowan en Paul Kouwer in gedachten hebben voor een ‘supergel’ die ze zelf hebben ontdekt. Rowan en Kouwer ontdekten begin 2013 het materiaal, dat verstijft zodra zijn temperatuur oploopt. Wanneer je het afkoelt, wordt het meteen weer vloeibaar. De gel bestaat uit een netwerk van moleculen dat heel veel water kan vasthouden. Daardoor kan een klein beetje van de stof een enorme hoeveelheid water laten ‘verstijven’. Een kilo gel is genoeg om een heel zwembad in een dikke pudding te veranderen. 102 | New Scientist | november 2013
Om de gel als pleister te gebruiken, zou je een klein beetje van de stof op een wond spuiten. Door je lichaamstemperatuur zou de gel stollen en zo een afdekkende pleister vormen. ‘Het mooie is dat het wondvocht door kleine gaatjes in de structuur wel naar buiten kan, maar bacteriën niet naar binnen kunnen. En wil je de pleister verwijderen, dan maak je ‘m gewoon even koud’, tipt Rowan. De vondst van Rowan en Kouwer was een gelukkige toevalstreffer. Een collega had de gel aan het eind van de dag in de koelkast gezet. Toen ze de volgende dag keken, bleek de gel tot hun verassing door de kou vloeibaar te zijn geworden.
2 Nanoraketten Scheikundigen van de Radboud Universiteit lijken de grens tussen wetenschap en sciencefiction te hebben doorbroken. Ze maakten minuscule raketten die binnen een menselijk lichaam pakketjes met medicijnen kunnen af leveren. De raketjes
Radboud universiteit nijmegen
zijn slechts een paar nanometer groot. Een nanometer is een miljoenste van een millimeter, ofwel tien keer zo klein als een bacterie. De gebouwde nanoraketten bestaan uit slechts enkele moleculen. Elke raket heeft de vorm van een bolletje, waarop de onderzoekers eiwitten of andere moleculen kunnen vastklikken. De onderzoekers baseerden hun ontwerp van de raket op de natuurlijke cellen die binnen ons lichaam stoffen vervoeren. Die cellen
De nanoraketten lijken de grens tussen wetenschap en sciencefiction te doorbreken
hebben een soort ‘motortje’ dat energie omzet in beweging. De scheikundigen rustten de nanoraket uit met een vergelijkbare motor. Om de kleine raketten te maken, lieten de onderzoekers polymeren opkrullen tot een bolletje. Vervolgens duwden ze deuken in het bolletje, net zoals je deuken kunt duwen in een slappe voetbal. In die deuken plaatsten de scheikundigen de werkzame stoffen die de raket moet vervoeren. Zolang de raketten vrij kunnen bewegen, reizen ze kriskras heen en weer. Maar door de raketten in een brandstof te plaatsen, kunnen de nano-apparaatjes zichzelf beter voortstuwen naar hun bestemming, op dezelfde manier als een leeglopende ballon zichzelf door de lucht duwt. In de brandstof gaan de raketten een stuk harder, en veranderen ze minder snel van richting. De wetenschappers onderzoeken nog welke brandstof ze het beste kunnen gebruiken. Door te experimenteren met verschillende concentraties brandstoffen onderzoeken ze hoe ze de raket goed kunnen besturen.
3 Kunstcellen Chemicus Wilhelm Huck, hoogleraar aan de Radboud Universiteit, heeft ontrafeld hoe de allereerste biologische cellen zijn ontstaan. Hij beantwoordt daarmee een vraag die wetenschappers lang heeft beziggehouden. Wat was er eerder: de cel of de celwand? Een menselijke cel is gevuld met DNA, enzymen en andere eiwitten. De stevige celwand houdt het geheel bij elkaar. Maar het lijkt erop dat de celwand zich alleen vormt wanneer de celinhoud al bestaat. Daarentegen heeft de inhoud juist een wand nodig om de boel bijeen te houden. Daarom was het tot nu toe een raadsel welke van de twee eerder ontstond toen de eerste cel evolueerde. Huck beantwoorde die vraag door de biomoleculen die in een cel zitten, in een zoutoplossing te plaatsen. Daarnaast verhoogde Huck de zoutconcentratie van het water. Op een gegeven moment bleken de biomoleculen spontaan bijeen te kruipen. De cellen vormden dan een geheel, zonder dat er een celwand aanwezig was. Het water was op dat mo-
ment net zo zout als oceaanwater. Huck concludeerde daarop dat de celinhoud ouder is dan de celwand. Nog nooit eerder hebben chemici zo nauwkeurig een cel nagemaakt. Het is namelijk niet genoeg om slechts een onderdeel van een cel te kopiëren. Een werkende cel is een samenspel van al zijn onderdelen. Daarom moet een ontwerp alle puzzelstukjes op het juiste moment samenvallen. Bij de cel die bijeenkroop in de zoutoplossing leek dat te gebeuren. ‘Wij zijn met dit onderzoek dichter dan wie ook genaderd bij een synthetische cel’, zegt Huck.
Meer informatie
Online kun je zien hoe de stof in elkaar steekt (goo.gl/AEafVt) en hoe die verstijft als je ’m verwarmt (goo.gl/hQw2g7). Bekijk een animatie van de nanoraketten (youtu.be/sVmNzzDENts), hoe nanoraketten bewegen zonder brandstof (youtu.be/OF4LdGTEssA) en met brandstof (youtu.be/-XBBMS9WjpI)
november 2013 | New Scientist | 103
scholierenspecial verslaving
brein
Sociale media helpen bij stoppen met roken Sociale media maken stoppen met roken gemakkelijker. Dat blijkt uit een studie onder honderden leden van gezondheidspagina’s op onder meer Facebook.
D
e Amerikaanse communicatie-onderzoeker Joe Phua enquêteeerde 252 proefpersonen. Volgens Phua zorgt de interactie tussen lotgenoten ervoor dat mensen extra gemotiveerd raken om van de sigaretten af te blijven. Het onderzoek toont volgens Phua aan dat mensen die bijvoorbeeld een stoppen-met- roken-pagina liken op Facebook en daarop informatie delen, zich snel identificeren met andere mensen in het netwerk. Ook krijgen ze steun van hun online ‘lotgenoten’. Daarnaast biedt een sociaal netwerk de mogelijkheid om
'Sociale media zouden bij meer verslavingen kunnen werken' rookgewoonten te delen, en kweken verslaafden er meer zelfvertrouwen om het stoppen vol te houden. Het onderlinge contact zorgt er volgens Phua zelfs voor dat mensen een sterke sociale verbonden104 | New Scientist | november 2013
scholierenspecial
heid ervaren met lotgenoten en daardoor in kortere tijd hun doel weten te bereiken. Dat sociale ondersteuning wel degelijk helpt, ervaart ook het Trimbos Instituut, een Nederlands kennisinstituut voor geestelijke gezondheidszorg, verslavingszorg en maatschappelijke zorg. ‘Praktijkervaring leert ons dat de interactie op fora en chatboxen mensen helpt van hun verslaving af te komen’, zegt Daan van der Gouwe, wetenschappelijk medewerker bij het Trimbos Instituut. ‘Het forum van Minderdrinken.nl heeft veel mensen al geholpen bij de aanpak van hun alcoholverslaving. De inzet van sociale media zou dus ook bij meerdere verslavingen kunnen werken.’ Je zult echter niet alleen door het gebruik van sociale media van een verslaving af komen, waarschuwt Van der Gouwe. ‘Natuurlijk moet er ook de wens zijn om te stoppen.’ Volgens Phua is zijn onderzoek het eerste dat de sociale interactie op internet koppelt aan af kickresultaten. ‘Het toont aan dat sociale media mensen kunnen helpen om gezonder te leven’, zegt Phua die verbonden is aan de Amerikaanse universiteit van Georgia. Phua maakte zijn onderzoek bekend in het vakblad Journal of Communication. –MB
Hoge-hakken-horror
1
2
3 1 De letters die proefpersonen onder ogen kregen. 2 Computersoftware zonder ‘voorkennis’ leidde uit de hersenactiviteit van de proefpersonen dit beeld af. 3 Computersoftware met ‘voorkennis’ scoorde stukken beter, en kond nauwkeuriger achterhalen welke letters iemand ziet.
Gedachtelezers van het brein Nijmeegse hersenwetenschappers kunnen met behulp van hersenscans zien wat je leest. De hersenactiviteit van proefpersonen laat zien welke letters ze onder ogen kregen. De neurowetenschappers analyseerden MRI-hersenscans van proefpersonen die naar het woord BRAIN keken. De onderzoekers gebruikten software die de scans opdeelt in kleine meetvakjes van slechts 2 millimeter breed, hoog en diep. Door de resultaten te combineren konden de onderzoekers achterhalen welke letter een proefpersoon zag. Uit de scans kwam een redelijk vaag patroon naar voren, maar met een beetje goede wil zijn daarin wel degelijk de letters te herkennen. De onderzoekers waren nog niet tevreden met het resultaat. Ze hebben vervolgens de software als het ware voorkennis gegeven, en uitgelegd hoe letters eruit zien. ‘Dat verbeterde de herkenning van de letters enorm’, zegt onderzoeksleider Mar-
cel van Gerven. De software met voorkennis vergeleek het ruisachtige patroon op het scherm met de vormen van alle letters van het alfabet. Binnen dat aanbod zocht de software naar de beste match. Het klinkt misschien als vals spelen om de scan-software voorkennis te geven, maar volgens Van Gerven is dat niet het geval. De techniek is vergelijkbaar met wat er daadwerkelijk in het brein gebeurt, want ook onze hersenen gebruiken voorkennis. Als je eenmaal hebt leren lezen, vind je het immers een stuk gemakkelijker een bepaalde vorm als letter te herkennen. In de toekomst zullen de onderzoekers een sterkere MRI-scanner gebruiken. Uiteindelijk hopen ze ook de verbeelding en dromen van een mens in beeld te kunnen brengen. De wetenschappers publiceerden hun resultaten afgelopen zomer in het wetenschappelijke vakblad NeuroImage. –AH
I
k heb een milde schoenen-tic. Althans, ikzelf noem mijn schoenenpassie mild. Mijn vriend denkt daar anders over: hij klaagt regelmatig over rondslingerende enkellaarsjes, pumps, peeptoes, slingbacks en T-straps (ja heren, dat zijn allemaal schoenen). Want hoewel ik het liefst loop op comfortabele Converse, kies ik toch regelmatig voor hoge hakken. Ik geef toe dat ze minder comfortabel zijn. Ik kan er geen sprintje op trekken om de bus te halen. En aan het einde van de dag voelen mijn tenen alsof ze door de mangel zijn gehaald. Maar ja, die hakken, ze zijn zo mooi. Mijn beeld veranderde toen ik stuitte op een onderzoek van Britse orthopeden. ‘Het is al lang bekend dat vrouwen die hoge hakken dragen een verhoogd risico hebben op enkel- en voetschade’, meldden de onderzoekers. ‘Nu kunnen medisch-specialisten de hakkendragers precies laten zien welk effect de schoenen op hun gezondheid hebben.’ Met een nieuwe 3D-scanner maakten ze plaatjes van vrouwenvoeten in hoge hakken. De beelden laten de gruwelijke bottenkrakende waarheid van pumps zien. Hoe kunnen schattige pumps zoveel kwaad doen? Op blote voeten is je gewicht netjes verdeeld over de voetzool. Maar hoge hakken gooien die verdeling overhoop. Het lichaamsgewicht duwt dan hard op de botjes die zich in de pezen onder de grote teen bevinden. De grote teen buigt daarbij wat omhoog, en de andere tenen krullen zich op als klauwen. Die pijnlijke klauwtenen ontspannen pas weer als je aan het eind van de dag je pumps uitschopt. Ouch… Dat klinkt inderdaad redelijk ernstig. Vandaag kies ik dus toch maar voor sneakers. Maar morgen? De rondslingerende hakken blijven lonken…
Op 3D-scans is duidelijk te zien hoe hoge hakken je tenen laten opkrullen. Misschien toch maar verder op sneakers? Curvebeam
Die pijnlijke klauwtenen ontspannen pas weer als je aan het eind van de dag je pumps uitschopt
Ans Hekkenberg is wetenschapsjournalist en medewerker van New Scientist. Ze studeerde sterrenkunde aan de Radboud Universiteit. Meer informatie
Bekijk de video over de 3D-scans via goo.gl/GiYW8T Ron Moes
november 2013 | New Scientist | 105
scholierenspecial
Op jacht naar kankermedicijnen
Mario van der Stelt Chemisch-bioloog Mario van der Stelt ging na zijn promotie in Utrecht en postdoc-werk in het buitenland aan de slag bij farmaciebedrijf Organon. Nadat dat bedrijf zijn onderzoeksafdeling opdoekte, verhuisde Van der Stelt naar de Universiteit Leiden. Als expert op het gebied van de vroegste ontwikkeling van nieuwe medicijnen werkt hij mee aan een nieuw samenwerkingsverband. Die samenwerking moet de bij Organon verloren gegane expertise op het gebied van kankermedicijnen terughalen naar Nederland.
Met een nieuw samenwerkingsverband hoopt chemischbioloog Mario van der Stelt de eerste stap te zetten naar de ontwikkeling van nieuwe kankermedicijnen. In drie jaar tijd worden bijna twee miljoen stoffen tegen het licht gehouden die de groei van tumoren mogelijk afremmen.
Op welke manier hoop je nieuwe kankermedicijnen te ontdekken?
Op wat voor manier beïnvloeden die eiwitten de groei van tumoren?
Dat kan op veel verschillende manieren. De eiwitten zijn bijvoorbeeld vaak 106 | New Scientist | november 2013
Shutterstock
Werken jullie voor het eerst samen?
Door George van Hal
Door de krachten te bundelen van drie instituten: de Universiteit Leiden, het Nederlands Kanker Instituut en het Pivot Park Screening Centre in Oss. Samen hopen we nieuwe moleculen te vinden die een remmende werking hebben op de eiwitten die betrokken zijn bij het ontstaan van tumoren. Dat doen we door heel veel te experimenteren met verschillende moleculen. Dat gebeurt in Oss, waar onderzoekers 200.000 moleculen per keer kunnen testen om te zien of ze invloed hebben op die ‘tumoreiwitten’. De stoffen die we dan vinden, zijn vaak niet zo actief. Dat wil zeggen: ze hebben maar een beetje invloed op de eiwitten. Vervolgens maken wij ze in Leiden in het lab actiever. Maak je ze actiever, dan heb je er minder van nodig om eiwitten te beïnvloeden – en hoef je ook minder toe te dienen.
Uit onderzoek naar bijna twee miljoen stoffen moeten slechts enkele verschillende moleculen overblijven die kunnen helpen bij de ontwikkeling van nieuwe kankermedicijnen.
Mario van der Stelt
'Het moeilijkste is ontdekken wat die moleculen in de mens doen'
betrokken bij biologische processen die in de cel plaatsvinden, waardoor die cel zich onbeheerst kan gaan delen. Als dat gebeurt, ontstaat een tumor. De stoffen die wij ontwikkelen, remmen het eiwit in de cel, zodat we de vorming van de tumor verstoren.
Samenwerken gebeurde al wel, maar dan meer ad hoc. Wij gaan nu echt de krachten bundelen. In Nederland heeft de farmaceutische industrie zijn enige onderzoekscentrum naar dit soort zaken gesloten. De expertise ging op die manier verloren. Wij willen die expertise weer terughalen en opnieuw studenten opleiden die dit kunnen. Nieuwe technieken maken deze samenwerking mogelijk. Er zijn enkele doorbraken geweest in de manier waarop we de genen van tumoren in kaart brengen. Nu is het mogelijk heel specifiek te zoeken naar de moleculen die kunnen ingrijpen op de eiwitten die het gevolg zijn van de genetische afwijkingen in die tumoren. Dit is daarop het logische vervolg. Wat is jullie doelstelling?
Over drie jaar hopen we uiteindelijk twee moleculen te hebben die invloed hebben op een eiwit, en willen we die getest hebben in dieren. Hoeveel eiwitten en moleculen moet je daarvoor onderzoeken?
We beginnen met vijftien ‘tumoreiwitten’ waarvoor we moleculen willen ontwikkelen. Uiteindelijk gaan we negen
van die eiwitten screenen, waarbij we elk eiwit testen met ongeveer 200.000 mogelijke moleculen (bijna twee miljoen moleculen in totaal, red.). We verwachten dat er drie eiwitten overblijven waarvoor geschikte moleculen bestaan. We zullen dan per eiwit nog ongeveer vijfhonderd kandidaatmoleculen synthetiseren en testen op activiteit. Uiteindelijk willen we van die vijfhonderd ongeveer twee moleculen overhouden die invloed hebben op één van de eiwitten, en waarvan in dierproeven aangetoond is dat ze werken. Als je die twee moleculen hebt, ben je dan klaar?
Nee. Het moeilijkste is om te ontdekken wat die moleculen in de mens doen. We moeten dan bekijken of die eiwitten inderdaad de rol spelen die we denken dat ze spelen. Ook moeten we nagaan of de moleculen die we hebben gemaakt daar inderdaad invloed op hebben. Als een stof werkt in een dier, weet je nog niet of het ook werkt in een mens. Je moet bijvoorbeeld aantonen dat de stof veilig genoeg is en dat hij lang genoeg in het lichaam blijft om invloed te hebben. Wordt de stof niet afgebroken door de lever? Bouwt het lichaam er niet te snel resistentie tegen op?
Kun je daar niet tijdens het ontwerpen van de moleculen al naar kijken?
Dat doen we ook. Om te zien of een stof zal worden afgebroken door de lever, gebruiken we de fijngemalen levers van ratten. Die bevatten de enzymen die zorgen voor de afbraak van giftige stoffen, zoals medicijnen. Die stoppen we samen met de stof in een petrischaaltje of reageerbuisje, en vervolgens kijken we wat er gebeurt. Als blijkt dat de stof wordt afgebroken, kunnen we op de computer proberen een nieuw molecuul te ontwerpen dat zijn eigenschappen houdt, maar dat tegelijk niet zo gevoelig is voor de afbraakenzymen in de lever. Uiteindelijk testen we dat molecuul weer in het lab, want je weet nooit zeker of je computermodel ook echt klopt. De vroege stadia van de zoektocht naar nieuwe medicijnen vormen dan ook een lang en duur proces. Wij werken aan de vroegste fase. Als wij iets ontdekken, duurt het ongeveer vier jaar totdat we het kunnen testen op mensen. Daarna duurt het weer zes tot acht jaar voordat een medicijn verkrijgbaar is. Als wij nu een belangrijke ontdekking doen, duurt het daardoor minimaal twaalf jaar voordat daar in de praktijk iets mee gebeurt.
Is dat niet frustrerend?
Nee. Het proces is interessant genoeg en er zijn continu voldoende resultaten om het leuk te houden. Het blijft wel een uitdaging om het proces zelf zo efficiënt mogelijk te maken. Wat doe je zelf in het lab?
Ik bedenk welke stoffen we gaan maken. Dat doe ik met behulp van de computersimulaties en op basis van ervaring. Ik heb hiervoor bij Organon gewerkt aan de optimalisatie van moleculen. Ik ben naar de Universiteit Leiden gekomen omdat dit vakgebied mijn passie is. In dit veld zijn er niet heel veel plekken waar je dit kunt doen. De Universiteit Leiden heeft het meest uitgebreide programma. Ik mag in dit vakgebied onderwijs geven en mag zelf weten welke onderwerpen ik in mijn onderzoek oppak. Dat is heel erg leuk.’ Meer informatie
Bekijk een 3D-animatie over het ontstaan van kanker op youtu.be/LEpTTolebqo Een overzicht van het onderzoek dat aan de Universiteit Leiden plaatsvindt naar het ontstaan van kanker is te vinden op goo.gl/yGxVI1 november 2013 | New Scientist | 107
Kan een arm in de toekomst opnieuw aangroeien ?
RADBOT zoekt het antwoord op deze en tien andere vragen. Samen met wetenschappers van de Radboud Universiteit onderzoekt hij wanneer we kometen kunnen mijnen, wat stress met je doet en hoe je een vervalst schilderij kunt herkennen. Bekijk alle afleveringen op RU.NL/RADBOT
