Wetenschat Tot in de puntjes 6 – Blow-up Spaghetti met bolletjes 14 – Welgeteld Wetenschappelijke collecties

900 WELGETELD 25

1.323

3.000Een even volumineuze als gevarieerde volière zouden ze kunnen opleveren, de 1.323 opgezette vogels die de familie Pas in 2020 schonk aan het Museum voor Dierkunde van de KU Leuven. De gevleugelde verzameling werd voorbije zomer gedigitaliseerd. Het is één van de recentste toevoegingen aan de wetenschappelijke collecties van de universiteit, een dankbare bron voor een cijferrubriek als deze. In datzelfde museum huist bijvoorbeeld het skelet van een Groenlandse walvis, omstreeks 1880 door professor Pierre-Joseph Van Beneden aangekocht: met zijn lengte van meer dan 15 meter een dominante aanwezigheid.

70Wie het kleine (prefer)eert, zal dan weer meer voelen voor het 2.000-tal insecten dat bewaard wordt in de 70 dozen van de Collectie Entomologie. Daarbij een specimen van de Nothomyrmecia macrops of dinosaur ant, een zeer zeldzame mier die alleen in een deel van Australië voorkomt. Nu we toch dicht bij de grond zitten: dat je ook bodems kunt verzamelen, bewijst de collectie van 120 monolieten of bodemprofielen die aan het Geo-Instituut bewaard wordt. De verticale doorsnedes geven een mooi overzicht van de bodems die in ons land en in de rest van de wereld voorkomen – van Condroz tot Congo – en tonen de verschillen in onder meer textuur, kleur en mineralen. We kruipen weer bovengronds voor een blik op de meer dan 50 indrukwekkende machines en motoren uit de collectie van het Thermotechnisch Instituut, die elk een eigen verhaal hebben. Zo was de Whittle W.2/700 de eerste Britse straalmotor die overgedragen werd – meer bepaald in 1947 – aan een instituut op het Europese 167vasteland. Kenners weten ongetwijfeld dat we het over een straalmotor voor vliegtuigpropulsie hebben, met een vermogen van 3.000 pk, goed voor een stuwkracht van 900 kg. Deze motor werd tot 1956 gebruikt bij studentenpractica. Daarna werd deze functie overgenomen door de Rolls Royce Derwent 8, die nog steeds geregeld draait. Qua zeldzaamheid kan de Whittle W.2/700 overigens wedijveren met bovenvermelde mier: er zijn er maar 45 van gebouwd. De esthetische en historische charme van oude instrumenten is ook voelbaar in de collectie farmacie, die uit 167 voorwerpen met uiteenlopende functies bestaat, van kymograaf tot colorimeter. Tot de verzameling behoren ook ongeveer 200 apothekersflessen met verschillende soorten kruiden. Zo, hiermee hebben we onze eigen verzameling – KU Leuven-cijfers over van alles en nog wat – weer aardig aangevuld. Wie zich geprikkeld voelt om verder te grasduinen in de collecties, kan dat online op www.blendeff.be. ● (rvh) 2.000 Het Museum voor Dierkunde kan op weekdagen vrij bezocht worden van 8u tot 17u. Info: bio.kuleuven.be/museum

De losse eindjes van Newton

Isaac Newton was een typische homo universalis, die van alle wetenschappelijke markten thuis was. Waarschijnlijk stroomde er in de buurt van zijn appelboom een riviertje, want Newton beschreef niet alleen de zwaartekracht, maar ook het gedrag van vloeistoffen. Maar Newton zag slechts de helft van het plaatje. De losse eindjes zijn eeuwen later het onderzoeksdomein van een engineer universalis: Gareth McKinley.

Newton hield het bij ‘eenvoudige’ vloeistoffen, zoals water en olie, die zich netjes gedragen: ze blijven altijd even vloeibaar of stroperig, hoeveel kracht je er ook op uitoefent. Of je nu hard slaat met je hand in een plas water, of er zachtjes in roert, het water zal niet plots meer of minder vloeibaar worden. Maar dat is niet voor alle vloeistoffen het geval: heel wat stoffen bevinden zich in de grijze zone tussen vast en vloeibaar. Officieel heten ze – u raadt het misschien al – niet-newtoniaanse vloeistoffen.

“Voor Belgen is mayonaise natuurlijk het perfecte voorbeeld”, grinnikt chemisch ingenieur Gareth McKinley van het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Hij is dé topautoriteit op het vlak van reologie, de wetenschapstak die zich bezighoudt met de beweging en vervorming van stoffen. “Op school leren we dat stoffen vast, vloeibaar of gasvormig zijn. Een eenvoudige indeling, maar in de echte wereld is het meestal wat ingewikkelder.”

Silly Putty

Zoals die mayonaise dus, die niet te dik of te dun – ofwel niet te vast of te vloeibaar – mag zijn. Of denk aan ketchup, die door beweging vloeibaarder kan worden: als je de fles flink schudt, wordt het goedje meer lopend. Speelgoedslijm, zoals Silly Putty, kan breken zoals een vaste stof als je er eventjes hard aan trekt, maar kan ook langzaam druipen, zoals een vloeistof. Het zijn allemaal stoffen die de wet van Newton over de constante viscositeit – de stroperigheid – aan hun laars lappen. Die merkwaardige materialen zijn de onderzoekstopic van McKinley.

Net zoals de stofjes die hij bestudeert laat McKinley zich niet zomaar in één vakje stoppen. De Brit volgde eerst aan de universiteit van Cambridge (VK) een brede opleiding natuurwetenschappen – wiskunde, chemie, fysica en celbiologie –, iets wat hem later nog van pas zou komen. In de hogere jaren specialiseerde hij zich in chemische ingenieurstechnieken. “Een beetje sturing door de juiste mensen kan een groot verschil maken”, mijmert McKinley. “Ik wist als scholier alleen dat ik van wiskunde en chemie hield en graag dingen maakte. Een chemieleraar op de middelbare school gaf me een paar boeken over chemische ingenieurstechnieken. Aan de universiteit was het mijn studiebegeleider, professor Malcolm Mackley, die me vervolgens in de richting van de reologie stuurde.”

Uiteindelijk doctoreerde McKinley in chemische ingenieurstechnieken aan MIT (VS), waar hij nog steeds verbonden is aan het Departement Werktuigkunde. Als je hem vraagt of hij nu chemisch ingenieur, werktuigkundige of reoloog is, dan kiest hij resoluut voor het laatste. In dat domein haalde hij alle grote prijzen binnen, zoals de Bingham Medal van de Society of Rheology en de Gold Medal van de British Society of Rheology. McKinley ontving onlangs de G.I. Taylor Medal van de Society of Engineering Science en is nu dus ook eredoctor van de KU Leuven. “Ik heb vorig jaar nog een gastlezing gehouden in Leuven, maar ik had geen idee dat ik voorgedragen zou worden. Een verrassing en een grote eer! Dit is mijn eerste eredoctoraat.”

Allround

Als reoloog moet je een allrounder zijn, want je studieobject kan echt alle kanten opgaan. In de keuken en de badkamer vind je tal van niet-newtoniaanse producten, verduidelijkt McKinley: “Denk aan brooddeeg, confituur en smeltkaas … En aan haargel, shampoo, tandpasta of huidcrèmes … Vele plastic producten worden ook gemaakt door ze op te warmen tot ze vloeibaar zijn, en ze dan in een vorm te gieten en te laten uitharden.” Verder kan het gaan van inkt en verf over asfalt tot alles wat door pijplijnen stroomt.

De wereld rondom ons zit dus vol reologische doordenkertjes, en dat maakt meteen duidelijk hoe belangrijk de wetenschap is voor de economie. Want fabrikanten denken er wel degelijk over na hoe stroperig, draderig, plakkerig, glibberig of elastisch hun product nu het best zou zijn. McKinley geeft voorbeelden uit zijn eigen onderzoek: “Hoe maak je vegan mozzarella die net zo draderig is als het origineel? Hoe kan je inkjet printen op grote oppervlakken, zoals een bus? Hoe verbeteren we hydrogels die worden ingespoten in de tussenwervelschijven bij rugproblemen?”

Er moeten dus materialen getest en gemeten worden, door erin te roeren, ze uit te rekken, te pletten en te verstuiven. Dat klinkt misschien als spielerei in het laboratorium, maar net met experimenteren heeft McKinley zijn strepen verdiend. Voor experimenten zijn instrumenten nodig. Dé bijdrage tot de wetenschap waarvoor McKinley alom bekendstaat, is de verbetering van reometers: instrumenten waarmee getest wordt hoe een complexe vloeistof reageert op krachten, veel gebruikt in de industrie en in onderzoekscentra. McKinley gaf de reometer een serieuze upgrade en vond daarvoor inspiratie in de natuur.

“Op school leren we dat stoffen vast, vloeibaar of gasvormig zijn. Een eenvoudige indeling, maar in de echte wereld is het meestal wat ingewikkelder.”

Niet-newtoniaanse vloeistoffen bevinden zich in de grijze zone tussen vast en vloeibaar. In het KU Leuven-laboratorium SMaRT (Soft Matter, Rheology and Technology) worden deze merkwaardige materialen uitgebreid getest en gemeten. Op de foto een blauwe polymeeroplossing in water.

Tjirp

“McKinley haalt veel ideeën uit de biologie, in dit geval bij dolfijnen en vleermuizen”, legt professor Christian Clasen uit. Hij is zelf ook reoloog, verbonden aan het KU Leuven-laboratorium SMaRT (Soft Matter, Rheology and Technology), en co-promotor van het eredoctoraat. Als jonge postdoctoraal onderzoeker aan het MIT werkte hij zelf ook al aan de ontwikkeling van reometers: “Een klassieke roterende reometer onderzoekt een materiaal onder andere door er mechanische trillingen doorheen te sturen, de ene frequentie na de andere. Maar dat proces gaat traag, het kan uren duren. Dat is te langzaam voor sommige complexe vloeistoffen: als gels zich vormen, bijvoorbeeld, veranderen ze heel snel. Het getjirp van dolfijnen en vleermuizen bracht McKinley op een idee.”

Dat getjirp draait om echolocatie. Dolfijnen en vleermuizen sturen een signaal met een breed spectrum van frequenties, bijvoorbeeld beginnend met een lage frequentie, om dan te verhogen. De dieren registreren welke frequenties terugkomen en kunnen zo de afstand tot een object bepalen. En dat moet snel en precies gaan, want anders zijn ze hun prooi kwijt. Hetzelfde principe wordt al langer gebruikt bij sonar- en radartechnologie.

“Het is belangrijk om niet alleen wetenschappelijke papers te schrijven, maar ook aan te tonen hoe iets bruikbaar kan zijn.”

Als je een kleine hoeveelheid polymeer – zoals een verdikkingsmiddel voor voedsel – in water oplost, krijg je een wat plakkerige en draderige niet-newtoniaanse vloeistof, vergelijkbaar met speeksel of eiwit. Dat levert soms ook complexe patronen op.

© Bavand Keshavarz

McKinley wilde die kennis bij reometers toepassen, zegt Clasen. “Hij heeft de ideale tjirp – de perfecte combinatie van verschillende frequenties – ontwikkeld, om zo juist mogelijk te meten. Met die tjirp gaat het meetproces bovendien ook veel sneller: wat vroeger uren duurde, kan nu op tien tot twintig seconden. We werken samen om uit te zoeken hoe bestaande reometers aangepast kunnen worden voor de tjirp-methode: heel belangrijk, want het gaat om zeer dure instrumenten.” McKinley trekt de lijn dus helemaal door: van fundamenteel theoretisch onderzoek tot experimenteel en toegepast. “Hij kent zijn wiskunde, maar hij maakt ook de vertaalslag naar toepassingen”, zegt Clasen over zijn mentor.

Oreo-koekjes

Zelfs de covidpandemie hield McKinley niet tegen om met zijn team nog een nieuw instrument te ontwikkelen – met een kwinkslag. “Onze labs waren gesloten en een studente van mij merkte op hoezeer een Oreo-koekje op een reometer lijkt: twee schijven met daartussen een vloeistof. Wanneer je de koekjes verdraait om aan de crème in het midden te geraken, doe je eigenlijk een reologische test.” Het bracht de onderzoekers op het idee om een – hier volgt een reologengrapje – Oreometer te ontwerpen. “Van alle publicaties die ik in dertig jaar heb geschreven, werd deze het meest opgepikt”, lacht McKinley. “Je kan het ontwerp voor de 3D-printbare Oreometer trouwens gewoon downloaden.”

Zijn stevige basiskennis biologie bracht McKinley op nog meer ideetjes. Ook slakken wisten hem te inspireren. “Hoe beweeg je als je maar één voet hebt, die aan een oppervlak plakt? Een slak scheidt vloeibaar slijm uit, dat dan hard wordt op het oppervlak. Maar als de slak erover beweegt, wordt het slijm weer vloeibaar”, vertelt McKinley. Het slijm is dus tegelijk lijm en glijmiddel. Dat maakt dat slakken moeiteloos steil omhoog klimmen en over vlijmscherpe randen kunnen glijden. Het Leuvense SMaRT-labo werkte samen met het MIT-team van McKinley om synthetisch slijm te maken dat robots kunnen gebruiken om voort te schuiven zoals een slak. Misschien wordt het ooit nog eens gebruikt in een Mars-robot die alle terreinen moet aankunnen.

Mist en netten

Zo lijkt McKinley van het ene tot de verbeelding sprekende project in het andere te tuimelen. De reoloog werd door het Amerikaanse leger gevraagd om mee te werken aan een Iron Man-pak, een soort exoskelet dat elastisch genoeg is om makkelijk draagbaar te zijn maar tegelijk hard genoeg om kogels te weren. In de droge kustgebieden in Chili werkte McKinley dan weer mee aan een waterproject. De lokale bevolking gebruikt al langer netten om druppels mist – drinkbaar water – te oogsten. “Door het materiaal van de netten aan te passen, en de grootte van de gaten en de dikte van de vezels, slaagden we erin om de efficiëntie van de netten met 500 procent te verbeteren. Het is een mooi staaltje van hoe ingenieurs, chemici en materiaalkundigen kunnen samenwerken.”

“De sterkte van McKinley is dat hij gaat van concept over laboratoriumtest tot commercieel product. Hij heeft dan ook een waslijst patenten en start-ups op zijn naam staan”, vult professor Peter Van Puyvelde aan. Hij is decaan bij de ingenieurs, reoloog en ook co-promotor van het eredoctoraat. “Het is belangrijk om niet alleen wetenschappelijke papers te schrijven, maar ook aan te tonen hoe iets bruikbaar kan zijn”, zegt McKinley zelf.

Vitamine E

Hij noemt Cambridge Polymer Group, de start-up die hij met twee studiegenoten oprichtte. “We hebben een manier gevonden om heup- en knie-implantaten langer te laten meegaan, door het polyethyleen van de protheses te infuseren met vitamine E, ook een heel stroperige substantie. Die techniek wordt nu veel toegepast.” Een ander voorbeeld is het patent op een coating voor glas die vingerafdrukken opeet. “Denk aan je smartphone, waarvan het glas altijd vol vettige, olieachtige vingerafdrukken staat. Wij hebben een coating voor glas ontwikkeld die reageert op uv-licht. Dat zet een reactie in gang die vetten en oliën gewoon verteert. Ook dat is reologie”, schetst McKinley enthousiast.

Die begeestering kenmerkt McKinley. “Hij weet het ook over te brengen”, vervolgt Van Puyvelde. “Hij is een geweldige spreker en lesgever. Aan de School of Engineering van MIT is hij ook Professor of Teaching Innovation.” McKinley staat bekend om zijn fotografisch geheugen en werkt in zijn lessen graag met beeldmateriaal: “Een beeld zegt meer dan duizend woorden en een video meer dan duizend beelden. Het gaat erom studenten te inspireren. En het lesgeven inspireert mij zelf ook, want de studenten blijven me verrassen met vragen en invalshoeken waar ik nog niet eerder over nagedacht had. Onderwijs en onderzoek geven altijd feedback aan elkaar”, vindt McKinley.

Als we vragen welke boodschap McKinley aan onze studenten wil meegeven, komt zijn eigen interdisciplinaire achtergrond weer naar boven: “Voor de ingenieursstudenten specifiek is mijn advies misschien wat minder populair: je kan nooit genoeg wiskunde studeren. Het heeft mij zoveel geholpen om tot inzichten te komen. En in het algemeen: lees heel breed en hou je ogen goed open. De biologie, maar eigenlijk alles, kan als inspiratie dienen. Het woord ingenieur komt van het Latijnse ingenium, wat ‘slimme vondst’ betekent. Vandaag moet een ingenieur creatief zijn, in de zin van nieuwe oplossingen voor problemen bedenken.” ● (if)

“Studenten blijven me verrassen met vragen en invalshoeken waar ik nog niet eerder over nagedacht had. Onderwijs en onderzoek geven altijd feedback aan elkaar.”

Lessen van Lucy

Wat als onze onderzoekers zouden zwemmen in het geld, mochten wegduiken van verplichtingen, en over zeeën van tijd konden beschikken? Aan welk project zouden ze zich wagen? In deze rubriek krijgen ze carte blanche en hengelen we naar hun ultieme droom. Professor Rudi D’Hooge van het Laboratorium voor Biologische Psychologie regelt een tête-à-tête met de australopithecus.

roept Rudi D’Hooge uit, “IT’S ALIVE!”, wanneer hij ‘Lucy’ door zijn labo ziet wandelen. Hij is er net in geslaagd om één van onze eerste menselijke voorouders weer tot leven te wekken. Een triomf voor de wetenschap, en al zeker voor zijn eigen vakgebied. Als biologisch psycholoog kan D’Hooge het gedrag van de australopithecus tot in detail bestuderen – én hij kan ‘Lucy’ en passant voorstellen aan zijn studenten evolutionaire psychologie. Hij ziet hun monden openvallen van verbazing wanneer hij haar de aula binnenleidt. En dan gaat de wekker.

Mens-worden

“Eigenlijk draait elke beursaanvraag om een droom die je in vervulling wil zien gaan”, zegt D’Hooge. “Maar als ik écht out of the box mag denken, kies ik voor het terugbrengen van de australopithecus.”

Kan hij onze kennis over deze voorouderlijke soort nog even opfrissen? “De australopithecus is een geslacht van mensachtigen dat zo’n 2 à 4,5 miljoen jaar geleden voorkwam in het oosten en zuiden van Afrika”, zegt D’Hooge. “De bekendste soort is de Australopithecus afarensis, waarvan in de jaren zeventig skeletresten zijn gevonden – de wereldberoemd geworden Lucy.”

De australopitheken markeren de overgang van aap naar mens, zegt D’Hooge. “Ze hadden de hersengrootte en wellicht ook het hersenvermogen van een chimpansee, maar liepen net als wij al op hun achterste poten, iets wat geen enkel dier doet. Het terugbrengen van een australopithecus kan ons dus veel vertellen over hoe het mens-worden precies is gestart. We zijn allemaal geboeid door onze wortels. Dat is ook de reden waarom we meer investeren in het onderzoeken van de oorsprong van de mens dan in die van eender welk ander organisme.”

Dankzij fossiele vondsten zijn we al één en ander te weten gekomen over de Australopithecus afaransis. “Hoe ze eruit moeten hebben gezien, bijvoorbeeld, dat ze in een soort van boomsteppe leefden en dat hun gebit meer gelijkenissen vertoonde met dat van mensen dan met dat van apen. Waar we compleet het raden naar hebben, is hoe de australopithecus zich gedroeg. Gedrag kan je niet afleiden uit een fossiel, dus dat zou ik dan ook willen bestuderen. Hoe leert hij lopen? Hoe komt hij te weten wat hij wel of niet kan eten? Hoe communiceert hij? Echt álles zou interessant zijn.”

Mammoet 2.0

Lang verdwenen voorouders tot leven wekken in een labo ... Het lijkt een krankzinnig idee, maar het staat minder ver van de werkelijkheid dan je zou denken. Vandaag doen wetenschappers al pogingen om bepaalde uitgestorven diersoorten terug te brengen. “Denk aan de ‘lazarusprojecten’: een Amerikaans biotechnologiebedrijf spendeert miljoenen dollars om de Tasmaanse buidelwolf en de wolharige mammoet via gentechnologie te recreëren, in samenwerking met toponderzoekers.”

De projecten zijn omstreden, maar er zou een ‘nobel doel’ achter zitten. “De buidelwolf is niet zo lang geleden uitgeroeid door de mens”, duidt D’Hooge. “Het laatste exemplaar stierf in de jaren dertig van de vorige eeuw. Men zou het roofdier willen terugbrengen om het ecosysteem in Tasmanië te herstellen, dat is verstoord sinds de buidelwolf er verdwenen is. Nieuwe mammoeten zouden dan weer helpen om de Arctische toendra te herscheppen, een grassteppe waarin veel CO2 werd opgeslagen, en zo de klimaatverandering in het Noordpoolgebied tegen te gaan.”

Tot een perfecte replica komt het wellicht nooit. “Het zal steeds om een ‘hybride’ gaan. Het beschikbare DNA van uitgestorven dieren moet via gentechnologie worden aangevuld met dat van hun meest nauwe nog levende verwanten. Een australopithecus zullen we dus nooit kunnen klonen omdat we over onvoldoende resten – en dus onvoldoende DNA – beschikken. Dat is anders bij de mammoet, waarvan men bevroren exemplaren uit het ijs heeft gehaald en genetisch materiaal heeft. Het genoom van de mammoet kan je ook aanvullen met DNA van de Aziatische olifant, dat voor 99,9 procent overeenkomt. Ook van de buidelwolf is voldoende erfelijk materiaal beschikbaar, en die deelt een gemeenschappelijke voorouder met de numbat, een kleine insecteneter.”

Kanttekeningen

Bij het terugbrengen van uitgestorven diersoorten kan je volgens D’Hooge echter heel wat kanttekeningen maken. “Hoe interessant ik die projecten ook vind, als lid van de ethische commissie van KU Leuven zou ik ze nooit goedkeuren. Er zijn te veel losse eindjes. Zo weet je nooit of zo’n synthetisch organisme zich volledig zal gedragen als de oorspronkelijke soort. En als het al lukt om een uitgestorven dier genetisch te recreëren, moet je het ook nog kunnen grootbrengen.”

De genetica is maar de eerste stap, zegt D’Hooge. Even belangrijk om tot een perfect functionerend organisme te komen is de leer- en ontwikkelingsfase. “De hersenen en het zenuwstelsel vertrekken van een fundamentele basisstructuur en worden vervolgens gevormd door de ervaringen die we opdoen, en door wat we meekrijgen van onze ouders of van het moederdier, bijvoorbeeld. Je hebt dat soort neuroplasticiteit nodig om tot een eigenheid en identiteit te komen. Bij een hybride soort zal die ontwikkelingsfase anders moeten verlopen.”

“Je weet dus eigenlijk niet eens of een gekloonde buidelwolf in zijn ‘natuurlijke habitat’ zou kunnen overleven”, zegt D’Hooge. “Bovendien moet je denken aan de impact op het dier zelf. De laatste van je soort zijn lijkt me vreselijk, maar wat als je opnieuw de eerste bent? Voor een australopithecus zou het al helemaal verschrikkelijk zijn. Primaten hebben een complexe sociale structuur, dus onze australopithecus zou zich erg eenzaam en ongelukkig voelen.”

Beter voorkomen …

En dan is er nog het prijskaartje. “Je hebt miljarden nodig voor zulke projecten. Je kan je dus de vraag stellen of dat geld niet beter kan worden besteed. Hoe graag ik ook een australopithecus, buidelwolf of mammoet zou zien rondlopen, het lijkt me beter om onze bestaande dieren in leven te houden. Met het geld van de lazarusprojecten zouden conservatiebiologen heel wat bedreigde diersoorten kunnen redden, hun leefmilieu vrijwaren of proberen om het ecosysteem te herstellen. Het lijkt me véél beter om te voorkomen dan om te moeten genezen. Ondanks mijn stiekeme droom.” ● (pjb)

“De laatste van je soort zijn lijkt me vreselijk, maar wat als je opnieuw de eerste bent?”

Softwarevrijheid is essentieel voor onze veiligheid, zegt Karen Sandler. “Zonder die vrijheid kunnen we software niet controleren en dus ook niet verbeteren. Terwijl: software bevat altijd bugs, en is kwetsbaar voor mensen met kwade bedoelingen.”

“We hebben softwarevrijheid nodig”

De software in een rijdende auto hacken zodat de wagen onbestuurbaar wordt? Of die in een vliegtuig? Stemcomputers manipuleren? Software is kwetsbaar, en dan hebben we het nog niet over de onvermijdelijke bugs – elke honderd regels code zou er één bevatten. De oplossing ligt in software freedom, zegt kersvers eredoctor Karen Sandler. “Alleen als de software in onze technologie vrij te bestuderen en te verspreiden is, hebben we een kans om rampen te vermijden.”

Karen Sandler heeft een groot hart. Letterlijk. “Mijn hartspier is zowat drie keer zo dik als gemiddeld, hypertrofische cardiomypathie heet dat. Ik voel me prima, maar het betekent wel dat ik een groot risico loop om plots een hartstilstand te krijgen en te overlijden.”

Daarom leeft Sandler met een ingeplante defibrillator die haar hart indien nodig weer aan de praat moet krijgen. “Eén van de eerste dingen die ik mijn arts vroeg, was: ‘Welke software zit hierin?’”

Sandler werkte op dat moment, met een ingenieursopleiding en een diploma van Columbia Law School, als advocaat bij het Software Freedom Law Center. Ze verleende er pro Deo bijstand aan ontwikkelaars van vrije en opensourcesoftware, kortweg FOSS. “Ik heb het zelf liever over software freedom. Dat houdt in dat gebruikers toegang hebben tot de broncode van een applicatie, en dat ze die mogen bestuderen, veranderen en verspreiden.”

Sandler wilde toegang krijgen tot de broncode van de software in haar defibrillator, maar dat bleek volstrekt onmogelijk. “Terwijl zo’n ding een levensduur heeft van gemiddeld zeventien jaar – wat kan er in die tijd niet gebeuren?” Ze haalt een recent voorbeeld aan van een start-up die oogimplantaten fabriceerde die blinde mensen letterlijk het zicht teruggaven. “Tot het bedrijf over de kop ging. Van het ene moment op het andere weigerden de implantaten dienst en werden de dragers opnieuw blind. En daar viel niets aan te verhelpen omdat de broncode van de software niet toegankelijk was.”

Sandler ziet haar defibrillator als een metafoor voor alle software waarop we steunen en rekenen. “Het is ontzettend problematisch dat we zo afhankelijk zijn van software die niét vrij of open source is, propriëtaire software dus. Softwarevrijheid is essentieel voor onze veiligheid. Zonder die vrijheid kunnen we software niet controleren en dus ook niet verbeteren. Terwijl: software bevat altíjd bugs, en is kwetsbaar voor mensen met kwade bedoelingen.”

Is dat dan niet net een argument om broncodes af te schermen? “Dat zou je denken, maar het tegendeel is waar. Security through obscurity, dat werkt niet. Op termijn is vrije en opensourcesoftware veiliger dan eigendomsrechtelijke software. Net omdat je die software vrijelijk kan nakijken en verbeteren.”

Rechtszaak aanspannen

Meer dan één derde van alle software is vandaag vrij of open source. “Fabrikanten maken er gretig gebruik van omdat dat gratis is, of toch heel goedkoop – de ontwikkelaars worden vaak gedreven door ideologische motieven.” Toch staan we volgens Sandler verder af van softwarevrijheid dan ooit: “Al te vaak immers wordt vrije of opensourcesoftware door fabrikanten gebruikt om er vervolgens propriëtaire software mee te bouwen.”

Copyleft license kan een oplossing zijn. “Dat betekent dat je als ontwikkelaar gebruikmaakt van het auteursrecht dat je automatisch hebt op je creatie – het copyright – om gebruikers toegang te verlenen tot de broncode van de software die je hebt ontwikkeld. Maar het betekent ook dat die gebruikers, als ze veranderingen aanbrengen in de software, dat resultaat óók onder copyleft license moeten verspreiden.”

© Shutterstock

Tijdens haar zwangerschap realiseerde Karen Sandler zich dat de software waar ze van afhankelijk was niet op haar noden was afgestemd. “De meeste defibrillators worden ingeplant bij mensen boven de 65, grotendeels mannen, en dat een zwangere vrouw een defibrillator heeft, komt zelden voor.”

“Tijdens mijn zwangerschap kreeg ik tot twee keer toe een schok van mijn defibrillator. Terwijl het helemaal niet nodig was.”

“Onze technologie is ontwikkeld met bedrijfsopbrengsten voor ogen in plaats van het welzijn van onze maatschappij.”

Als bedrijven dat niét doen, schiet de Software Freedom Conservancy in actie. Sinds 2014 is Sandler er executive director. “Met de hulp van donaties ondernemen we legal action als copyleft niet wordt gerespecteerd. We vragen bedrijven vriendelijk om de regels te volgen en als het moet spannen we een rechtszaak aan. Zo hebben we niet zo lang geleden een grote fabrikant van tv’s op de vingers getikt.”

Wakker geschud

In 2016 werd Sandler zwanger en kreeg haar strijd voor softwarevrijheid een nóg persoonlijker en gepassioneerder tintje: “Tijdens mijn zwangerschap kreeg ik tot twee keer toe een schok van mijn defibrillator. Terwijl het helemaal niet nodig was: ik had gewoon wat last van hartkloppingen, zoals zoveel zwangere vrouwen.” De rest van de zwangerschap moest ze medicatie nemen. “Opeens realiseerde ik me dat de software waar ik van afhankelijk was niet op mijn noden was afgestemd. De meeste defibrillators worden ingeplant bij mensen boven de 65, grotendeels mannen, en dat een zwangere vrouw een defibrillator heeft, komt zelden voor.”

Het incident deed haar inzien hoe belangrijk het is dat gebruikers de kans hebben om medische software te customizen. En dat niet alleen. “Ik werd letterlijk wakker geschud door mijn defibrillator. Maar op welke major software failure is het wachten voor we als maatschappij inzien hoe belangrijk software freedom is? Everything talks to everything else. Op die manier kan de meest onschuldige software uiteindelijk een connectie hebben met de meest gevoelige. We zijn maar zo veilig als onze zwakste schakel. Vrije software en opensourcesoftware zijn niet automatisch beter of veiliger dan propriëtaire software, maar ervoor kiezen betekent wel dat we een káns hebben. In plaats van te moeten wachten tot het bedrijf in kwestie erkent dat er een probleem is en er iets aan doet, kan iedereen actie ondernemen.”

En dan is er nog het aspect privacy. “Niet iedereen beseft dat we voortdurend bespioneerd worden door bedrijven die data verzamelen voor hun eigen doeleinden. Via een sporttoestel bijvoorbeeld, of een medisch implantaat. Softwarevrijheid betekent dat je als gebruiker de optie hebt om die surveillancefunctie uit te zetten.” Bovendien kan vrije en opensourcesoftware ook helpen om op een meer duurzame manier te consumeren. “In plaats van een nieuwe smartphone aan te schaffen als de mijne het begeeft, heb ik de software in een oud exemplaar vervangen door vrije software, die ik telkens zelf kan updaten. Dat is echt niet moeilijk, en het kost je hooguit een uurtje. Op die manier kan je de levensduur van heel wat toestellen verlengen.”

Mannenwereld

Om alternatieven voor proprietary software te stimuleren neemt The Software Freedom Conservancy interessante projecten onder zijn vleugels: “Dat is onze tweede grote opdracht. We bieden hen infrastructuur, en helpen hen groeien.” Op dit moment vinden zo’n veertig initiatieven onderdak in de Conservancy: “OpenWrt bijvoorbeeld, waarmee je de software in draadloze routers en modems kan vervangen. Of Inkscape, een programma om afbeeldingen te bewerken.”

“Daarnaast willen we kansen geven aan groepen die ondervertegenwoordigd zijn in de technologie-industrie, vooral mensen die slachtoffer zijn van vooroordelen en discriminatie. Met ons programma Outreachy regelen we betaalde stages. Software die is ontwikkeld vanuit meerdere perspectieven is robuuster. Technology will not be for everybody until it is made by everybody. Deze industrie is nog steeds veel te weinig divers.”

Dat het een mannenwereld is, dat heeft ze zelf al te vaak ondervonden. Van niet serieus worden genomen tot handtastelijkheden tijdens conferenties. “Er is een kentering gaande, maar het is nog steeds niet evident. Dat zal pas veranderen als er voldoende diversiteit is op de sleutelposities in de sector.”

Zelf werd ze van huis uit aangemoedigd om zich voor technologie te interesseren: “Mijn vader leerde me programmeren. Lang niet iedereen van mijn generatie is opgegroeid met computers, maar ik dus wel.” Maar ze herinnert zich nog goed die wiskundeleraar die haar afraadde om het vak analyse te gaan volgen omdat ‘meisjes niet goed zijn in wiskunde’. “Ik dacht: ‘Oh, really?’ en ik nam me voor om de beste van de klas te worden (lacht). Maar andere meisjes lieten zich wél ontmoedigen.”

“Als de mensen die de wereld van morgen zullen bouwen, inzien hoe belangrijk softwarevrijheid is, geeft dat me hoop voor de toekomst.”

Hetzelfde zag ze gebeuren tijdens haar ingenieursopleiding. “Samen met een medestudente ging ik naar het computerlokaal en daar waren enkel mannen. Eentje zat zelfs naar porno te kijken. Mijn medestudente verdween om nooit meer terug te komen, maar ik ging naar het hoofd van het computercentrum en vertelde hem wat ik van de situatie dacht. Waarop hij zei: ‘You’re hired!’ (lacht) Mijn studentenjob daar zette me op weg naar wat ik vandaag doe.”

Kleine stapjes

Na haar afstuderen wilde Sandler niet aan de slag als ingenieur, maar besloot ze rechten te gaan studeren. “Als ingenieur los je problemen op met wetenschap, als jurist doe je hetzelfde, maar dan met mensen.” Na vijf jaar te hebben gewerkt bij een paar grote advocatenkantoren stapte ze over naar de non-profit, en de wereld van FOSS. “Studenten vragen me soms hoe ze hun carrière moeten plannen, maar zelf heb ik nooit een plan gehad. Je hoeft niet te weten wat je de komende twintig jaar wil gaan doen, you only need to know what you want to do next. Concentreer je op wat jij belangrijk vindt en je zult je eigen weg vinden.”

Wie Karen Sandler hoort praten, kan haast niet anders dan meegesleept worden door haar enthousiasme voor de zaak waar ze haar hele carrière aan heeft gewijd. Ze is hoopvol, ook al ligt er enorm veel werk op de plank. “We are so far down the road towards this proprietary software dystopia. Onze technologie is ontwikkeld met bedrijfsopbrengsten voor ogen in plaats van het welzijn van onze maatschappij. Dat omgooien is een enorme klus. Maar bij steeds meer mensen groeit een bewustzijn en een bereidheid om er iets aan te doen. Dat vergt een inspanning, jij hebt je voor dit interview moeten

aanpassen aan BigBlueButton (een opensourcesysteem voor videobellen, dat trouwens zeer gebruiksvriendelijk bleek – red.). Vergelijk het met de bereidheid om pakweg minder plastic te gebruiken. Het begint met kleine stapjes.”

“Wat ik geweldig vind aan dit eredoctoraat – mijn eerste – is dat de studenten me hebben genomineerd. Als de mensen die de wereld van morgen zullen bouwen inzien hoe belangrijk softwarevrijheid is, geeft dat me hoop voor de toekomst.”

En ze wil nog één ding kwijt, zegt ze: “Toen ik in 2005 de wereld van vrije en opensourcesoftware instapte, dacht ik éigenlijk dat ik te laat was, dat alle interessante dingen al gedaan waren. Maar ik zat er zo ver naast … Aan studenten wil ik zeggen: Nú is het juiste moment, nú kan je impact hebben … Het hangt van jullie af!” ● (ivh)

“Everything talks to everything else. We zijn maar zo veilig als onze zwakste schakel.”

“Je voelt het engagement hier bij iedereen”

Als klein meisje droomde Ann Gils van een job als apotheker. Vandaag wil ze vooral voorkomen dat mensen ziek worden, als directeur preventie en vroegopsporing bij Kom op tegen Kanker. Haar wetenschappelijke expertise komt daarbij goed van pas.

Een neus voor scheikunde bracht de jonge Ann Gils ertoe om voor apotheker te studeren. “Ik was goed in chemie, en onze buren hadden een apotheek: ik vond de geur daar heerlijk.” Tijdens haar studie snoof ze ook de sfeer in een laboratorium op, en na haar afstuderen besloot ze om een jaar lang te proeven van het onderzoek – in het labo van Paul Declerck aan KU Leuven. Dat zouden 26 jaren worden. Gils specialiseerde zich geleidelijk in het ontwikkelen van testen waarmee je kan achterhalen waarom patiënten niet langer goed reageren op een geneesmiddel.

Brieven van dankbare patiënten maakten iets in haar los, en na een kwarteeuw onderzoek was Gils toe aan een nieuwe uitdaging. Die vond ze begin 2019 bij Kom op tegen Kanker, als diensthoofd – inmiddels directeur – preventie en vroegopsporing. Ze mocht meteen meeschrijven aan een nieuw vijfjarenplan: “‘Meer focus, meer impact’, dat zinnetje hoor je hier vaak. Je kiest dus een aantal thema’s waarop je volop inzet. Voor het domein ‘levensstijl’ hebben we roken, alcohol en overgewicht geselecteerd. Op het vlak van ‘leefomgeving’ willen we asbest, hormoonverstoorders, en fijn stof aanpakken.”

Die preventiethema’s probeert ze op de politieke agenda te krijgen. “Gisteren ben ik nog op het kabinet Crevits geweest, en volgende week ga ik het asbestdossier bespreken bij de Europese Commissie. Het is fijn om te merken dat overheden echt luisteren.” Ook via de pers wil Kom op tegen Kanker de geselecteerde thema’s onder de aandacht brengen. In het journaal kwam Gils al aan het woord over hormoonverstorende stoffen in parfums, in Humo over alcohol en overgewicht als risicofactoren voor verschillende kankers. “Als je iets wil veranderen op het vlak van levensstijl, dan moet je draagvlak creëren: daarvoor heb je beleid én pers nodig.”

Kom op tegen Kanker beschikt ook zelf over tal van kanalen – van folders tot wandelpaden – om te informeren en sensibiliseren. Liefst in toegankelijke taal, en dat is even wennen voor een academicus: “In het begin zeiden mijn collega’s geregeld: ‘Ann, niemand snapt wat jij hier schrijft.’ (lacht) Ondertussen is dat al veel verbeterd. Mijn achtergrond is vooral een troef: ik lees nu zelfs meer papers dan vroeger.”

Voeling met de wetenschappelijke wereld houdt Gils ook via de onderzoeksprojecten die Kom op tegen Kanker financiert. “Momenteel ondersteunen we bijvoorbeeld een project van professor arbeidsgeneeskunde Lode Godderis rond werkgerelateerde kankers”, vertelt ze. Ze ziet wel meer KU Leuven-gezichten in haar nieuwe functie. “Kankeronderzoeker Johan Swinnen engageert zich bijvoorbeeld sterk voor ons, onder meer via workshops. Ook met Jean-Jacques Cassiman (de vorig jaar overleden geneticus en voorzitter van Kom op tegen Kanker – red.) had ik vaak contact. Je kon hem altijd bellen als je met een vraag zat. Maar hij was vooral een hele fijne mens.”

Naast preventie buigt de afdeling van Gils zich ook over vroegopsporing. “We zitten onder meer in de werkgroepen rond de bevolkingsonderzoeken naar baarmoederhalskanker, borstkanker en dikkedarmkanker. Daar pleiten we vooral voor een evenwichtige communicatie over de voor- en nadelen van screening.”

Gils’ dagen zijn goed gevuld, maar ze voelt zich in haar sas bij Kom op tegen Kanker. “De organisatie is heel professioneel, maar tegelijk ook warm. Je voelt het engagement: iedereen wil opkomen voor de patiënt, zeker voor de minder gegoede. Elke dag brengt nieuwe uitdagingen, maar de job heeft me nu al meer geboden dan ik had kunnen dromen.” ● (rvh)

“‘Meer focus, meer impact’, dat zinnetje hoor je hier vaak.”

Speurwerk in ons brein

Tijdens haar opleiding tot arts ontmoette Huda Zoghbi meisjes die na een gezonde levensstart plots te maken kregen met tal van onverklaarbare symptomen. Het motiveerde haar om als neurowetenschapper op zoek te gaan naar therapeutische perspectieven voor schijnbaar ondoorgrondelijke hersenaandoeningen. Maak kennis met een uiterst gedreven detective.

Het hoofd of het hart? Het was de lokroep van het puzzelen die de jonge arts in opleiding Huda Zoghbi destijds voor kinderneurologie deed kiezen aan het Baylor College of Medicine in Houston, waar ze ook cardiologie overwoog. “Als je een kind met een complexe neurologische aandoening ziet, kan je bepalen waar het probleem in de hersenen zou kunnen liggen door de juiste vragen te stellen aan de ouders. Louter op basis van hun beschrijving van het ziekteverloop dus”, vertelt ze. “Dat miste ik bij cardiologie. Ik heb altijd graag gepuzzeld.”

Burgeroorlog

Het is een woelig pad dat Huda Zoghbi midden jaren zeventig naar Texas brengt. Op aanraden van haar moeder heeft ze ervoor gekozen om in thuisstad Beiroet niet literatuur te gaan studeren – haar eerste grote passie – maar biologie, en vervolgens geneeskunde. De onstabiele situatie in Libanon gooit roet in het eten: halverwege Zoghbi’s eerste jaar geneeskunde breekt de burgeroorlog uit. Pendelen naar de campus wordt te gevaarlijk. Met haar slaapzak maakt ze van een hoekje in het damestoilet haar veilige onderkomen voor de rest van het semester. Wanneer haar broer gewond raakt door granaatscherven, besluiten Zoghbi’s ouders om hun kinderen tijdelijk naar familie in Texas te sturen.

Die tijdelijke verblijfplaats wordt in het geval van Huda Zoghbi de definitieve. Eerst omdat de burgeroorlog in Libanon blijft aanslepen, vervolgens omdat Baylor College of Medicine haar potentieel ziet. Zoghbi is enthousiast over de residency training die ze er krijgt, maar emotioneel heeft ze het soms moeilijk. In het Texas Children’s Hospital ziet ze kinderen met de meest complexe aandoeningen. Het valt haar zwaar dat ze de ouders niet alle antwoorden kan geven waarnaar zij op zoek zijn.

Handenwringen

Eén van die kinderen is Ashley, een vijfjarig meisje dat na twee gezonde levensjaren plots haar taal- en motorisch vermogen begon te verliezen. Haar kinderarts vermoedt dat het om het syndroom van Rett gaat, een nog mysterieuze aandoening waarover net een eerste Engelstalige publicatie verschenen is. In de VS zijn er op dat moment – 1983 – nog geen gevallen bekend.

Zoghbi is geïntrigeerd, en het toeval geeft die interesse een extra zetje. “Een week na Ashley zag ik een twaalfjarig meisje met een diagnose – hersenverlamming – waarover ik mijn twijfels had”, vertelt ze. “Ze kwam handenwringend door de deur, een typisch kenmerk van het Rettsyndroom. Haar moeder vertelde me hetzelfde verhaal: het meisje was anderhalf jaar gezond geweest, maar begon toen de behaalde ontwikkelingsmijlpalen weer te verliezen.”

Twee Rett-patiënten op een week tijd: het kan niet anders of er moeten er veel meer zijn. Zoghbi laat patiëntendossiers doorzoeken op een aantal kenmerken: vrouwelijk, cognitieve problemen, evenwichtsstoornissen, epileptische aanvallen ... Zo identificeert ze op enkele weken tijd nog zes Rett-patiënten. Ze besluit dat ze niet louter als clinicus wil verdergaan: ze wil weten wat er aan de hand is met deze meisjes.

“Geduld opbrengen hoort bij de grote nauwkeurigheid waarmee we aan onderzoek doen. We moeten er zeker van zijn dat elke interventie die we ontwikkelen veilig is”, zegt Huda Zoghbi.

Herculestaak

Zoghbi is ervan overtuigd dat de oorzaak genetisch is, hoewel het Rett-syndroom een zogenaamde ‘sporadische aandoening’ is: ze is nooit eerder voorgekomen in de families van de patiënten. Met de technologie die dan beschikbaar is, is het echter quasi onbegonnen werk om het gen voor een sporadische ziekte te vinden. Zoghbi krijgt het advies om een andere aandoening te onderzoeken en zo de moleculaire genetica onder de knie te krijgen.

Ze raakt geboeid door een familie uit Texas met spinocerebellaire ataxie type 1 (SCA1), een erfelijke ziekte die progressieve problemen met beweging en evenwicht veroorzaakt. Samen met de ervaren geneticus Harry Orr begint ze aan een herculestaak: de verantwoordelijke mutatie vinden. Met vereende krachten weten ze in het DNA een kandidaat-regio van een miljoen basenparen af te bakenen. Een lezing over een andere erfelijke ziekte, myotone dystrofie, brengt Zoghbi op het spoor van triplet repeat diseases. Daarbij wordt een sequentie van drie DNA-bouwstenen door een fout bij het kopiëren te vaak – en van generatie tot generatie steeds vaker – herhaald. Het gevolg is dat de ziekte elke volgende generatie op een jongere leeftijd treft, met ernstigere symptomen. Precies wat Zoghbi ziet bij haar Texaanse familie.

Dus begint ze samen met Harry Orr gerichter te zoeken naar repeats. Ze ontdekken het gen dat de ziekte veroorzaakt – Ataxin-1 – op exact dezelfde dag in 1993; hun faxen kruisen elkaar. In een SCA1-muismodel stelt Zoghbi vast dat de mutatie zorgt voor een kleine overproductie van het Ataxin-1-eiwit, voldoende om veel schade aan te richten in de hersenen. Met de ontdekking van het gen kan de zoektocht beginnen naar manieren om dat te verhinderen.

“Net toen ik de deur opendeed, ging de telefoon. Het was mijn postdoc Ruthie Amir. Ze zei: ‘Ik denk dat ik het gen heb gevonden.’”

Het plaatje klopt

Ondertussen is Zoghbi blijven speuren naar de genetische sleutel tot het Rett-syndroom. Ze herinnert zich nog alle details van de verlossende dag, in augustus 1999, zestien jaar na haar kennismaking met het syndroom. “Ik kwam thuis van een reis naar Libanon. Net toen ik de deur opendeed, ging de telefoon. Het was mijn postdoc Ruthie Amir. Ze zei: ‘Ik denk dat ik het gen heb gevonden.’” Binnen het uur is Amir bij Zoghbi met haar notities, en overlopen ze patiënt na patiënt met een mutatie in het desbetreffende gen, dat MECP2 heet. Nog belangrijker: geen van de ouders heeft de mutatie, dus ook het plaatje van een sporadische aandoening klopt.

De ontdekking heeft veel impact in de wetenschappelijke wereld, maar voor de families van de patiënten is ze minstens even belangrijk, weet Zoghbi. “Je hebt een kind met Rett en je vraagt je af: wat heb ik verkeerd gedaan? Is er iets gebeurd tijdens de zwangerschap? Heb ik iets verkeerds te eten of te drinken gegeven? Het is moeilijk om jezelf niet de schuld te geven als je geen antwoorden hebt. De ontdekking van het gen ontsloeg de ouders van alle verantwoordelijkheid: deze mutaties gebeuren gewoon willekeurig.” Nu het verantwoordelijke gen bekend is, kan een Rett-diagnose bovendien vroeger gesteld worden – vandaag gemiddeld rond de leeftijd van drie jaar, terwijl dat vóór de ontdekking rond de leeftijd van zeven was.

Mozaïek

Maar wat gaat er nu precies fout met het MECP2-gen bij Rett-patiënten? Het gen ligt op het X-chromosoom, waarvan meisjes er twee hebben. Het zorgt onder meer voor de aanmaak van het eiwit MECP2, dat de werking van een heleboel andere genen in de hersenen regelt door ze aan en uit te zetten. Bij meisjes met het Rettsyndroom bevat één van de twee chromosomen een mutatie in het gen, een fout die de aanmaak van het eiwit verstoort. Hersenen van meisjes met Rett-syndroom zijn een mozaïek van enerzijds cellen die gekozen hebben voor het ‘normale’ X-chromosoom, en anderzijds cellen die gekozen hebben voor het X-chromosoom met de mutatie. Met andere woorden: cellen die een normaal eiwit aanmaken en cellen die dat niet doen. Het gevolg is dat de meisjes opgroeien met een combinatie van medische problemen die levenslange zorg noodzakelijk maken. Aangezien jongens maar één X-chromosoom hebben, hebben jongens met Rett geen gezonde back-up van het gen om het defecte exemplaar te compenseren, en overlijden ze meestal vroeg in hun kindertijd.

Na de ontdekking van het gen weten Zoghbi en haar team in muismodellen de symptomen van het Rettsyndroom één voor één te linken aan de mutatie. In één van hun experimenten ontwikkelen ze ook muizen met een extra exemplaar van het MECP2-gen. “We zagen dat die muizen neurologische symptomen begonnen te vertonen”, vertelt Zoghbi. “Ik had meteen het vermoeden dat er ook mensen moesten zijn waarbij dat het geval was.”

“Ik beschouw mijn trainees als mijn belangrijkste prestatie. Ik ben maar één persoon, en je kan maar zoveel ontdekkingen doen in één leven”, zegt Huda Zoghbi. (Foto: een labo in het Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute)

Dosis

Van Texas vliegen we even naar Leuven. Het Centrum Menselijke Erfelijkheid heeft op dat moment – we schrijven 2005 – al een lange traditie in het onderzoek naar verstandelijke beperkingen veroorzaakt door genetische defecten op het X-chromosoom. Het centrum krijgt van over heel de wereld DNA-stalen toegestuurd. Zo ook die van een Finse familie waarin de jongens over generaties heen een ernstige ontwikkelingsachterstand hadden. Ze ontwikkelden amper taal, konden bijna niet lopen, en stierven op jonge leeftijd.

“Bij één van de jongens zagen we onderaan op het X-chromosoom een heel stuk dat verdubbeld was”, vertelt klinisch geneticus Hilde Van Esch. “We zijn in onze database gaan zoeken naar families met dezelfde

“Als we kunnen profiteren van de eerste twee tot drie levensjaren, waarin kinderen met Rett zich nog goed ontwikkelen, dan kunnen we het begin van de ziekte vertragen.”

symptomen, en ook daar zagen we dat er stukjes DNA te veel waren, in ongeveer dezelfde regio.” Wanneer Van Esch die verdubbelde stukjes naast elkaar legt, blijkt het gen MECP2 er altijd in te zitten. Ze legt al snel de link met het werk van Zoghbi’s team op de muizen die een extra kopie van het MECP2-gen hadden gekregen: de symptomen zijn sterk gelijkend.

Van Esch heeft met andere woorden bij mensen de aandoening gevonden die Zoghbi in haar muismodellen had vastgesteld. Het begin van een nauwe samenwerking tussen Leuven en Houston. Zoghbi en Van Esch komen tot dezelfde conclusie: de dosis van het eiwit is cruciaal. Een tekort veroorzaakt het Rett-syndroom, een teveel veroorzaakt een aandoening die het ‘MECP2-duplicatiesyndroom’ gedoopt wordt.

Zoghbi ontdekt ook dat een mildere vorm van de mutatie – waarbij meisjes meer cellen hebben met een ‘gezond’ gen op het X-chromosoom dan cellen met een mutatie – tot vormen van autismespectrumstoornis kan leiden. “Daaruit kan je concluderen dat de sociale circuits in onze hersenen tot de meest kwetsbare behoren: zelfs een milde mutatie kan ze treffen”, legt ze uit. “Het bood ons ook een heel nieuw perspectief op autisme. Tot dan toe werd vooral naar meerdere gevallen in een familie gezocht, sibling cases, om de oorzaak te achterhalen. Nu begrepen we dat autisme een gevolg kan zijn van sporadische mutaties en dat geïsoleerde gevallen de regel zijn.”

Saboteur

Voor het duplicatie-syndroom heeft professor Zoghbi inmiddels een mogelijke therapie ontwikkeld, die gebruik maakt van antisense oligonucleotiden (ASO’s). Dat zijn moleculen die zich binden aan het RNA, de boodschapper-tolk die een belangrijke rol speelt bij het bepalen van de hoeveelheid geproduceerd eiwit. De meereizende ASO fungeert als een saboteur: ze triggert cellen om het RNA af te breken, waardoor de eiwitopbouw niet op gang komt. Labo’s over heel de wereld, ook in Leuven, werken momenteel aan toepassingen van die strategie voor uiteenlopende aandoeningen.

Zoghbi is er met de ASO-aanpak in geslaagd om bij muizen met MECP2-duplicatie de eiwitniveaus te normaliseren. “We hebben aangetoond dat we op die manier alle symptomen kunnen omkeren, zelfs als we de behandeling laat opstarten”, vertelt ze. De architectuur van de hersenen blijkt dus voldoende intact om verloren functies weer op te nemen. “Een bedrijf stelt nu alles in het werk om onze inzichten te vertalen naar een behandeling.”

Liggen er ook voor het Rett-syndroom behandelingen in het verschiet? Zoghbi ziet meerdere pistes op het vlak van gentherapie, maar daarvoor moet de technologie nog grote stappen zetten: “Momenteel kunnen we maar vijftien, hooguit twintig procent van de hersencellen bereiken. En de cellen die we bereiken, krijgen het eiwit niet gelijkmatig binnen: sommige krijgen te veel, andere te weinig. Die balans moeten we goed zien te krijgen.”

Ondertussen verkent ze ook mogelijkheden op andere domeinen. Met intensief trainen op motorische en geheugenvaardigheden vóór de symptomen optreden heeft Zoghbi al hoopgevende resultaten geboekt bij haar muismodellen. Ze leidt eruit af dat screenen op Rett bij pasgeborenen erg nuttig zou zijn. “Als we kunnen profiteren van de eerste twee tot drie levensjaren, waarin Rett-kinderen zich nog goed ontwikkelen, dan kunnen we het begin van de ziekte vertragen en hen ontvankelijker maken voor de therapieën die later volgen.”

“Deze erkenning kan zeker helpen om de ogen te openen van de geldschieters, de politici, de mensen die de belangrijke beslissingen nemen.”

© Agapito Sanchez Jr – BCM

Als je echt het verschil wil maken, moet je voor the important experiment kiezen, niet the flashy experiment: die boodschap draagt Huda Zoghbi ook uit als directeur van het Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute. (Foto: in gesprek met onderzoeker Rodney Samaco)

Ogen openen

Het Rett-syndroom komt voor bij 1 op 10.000 meisjes. Het duplicatiesyndroom is nog veel zeldzamer. En spinocerebellaire ataxie treft één op 100.000 mensen. Het eredoctoraat voor Huda Zoghbi is ook een erkenning voor het onderzoek naar onderbelichte aandoeningen, waarvoor het vaak moeilijk is om financiering te krijgen. “Deze erkenning kan zeker helpen om de ogen te openen van de geldschieters, de politici, de mensen die de belangrijke beslissingen nemen”, zegt ze.

“Door zeldzame ziektes te bestuderen heb ik bovendien veel geleerd over aandoeningen die vaker voorkomen”, zegt Zoghbi. “Toen ik spinocerebellaire ataxie bestudeerde, werd het me duidelijk dat een lichte toename van een eiwit al schade kan veroorzaken. Zo kwam ik ook bij alzheimer en parkinson terecht, ziektes waarbij abnormale hoeveelheden eiwitten zich ophopen.” In het geval van alzheimer gaat het onder meer over het eiwit tau, bij parkinson onder meer om alfa-synucleïne. Zoghbi vertrok van de vaststelling dat er soms een overlap is tussen beide aandoeningen en vond factoren die een rol spelen bij de opbouw van beide eiwitten. “Daarop zijn we verder aan het werken. Met name voor tau hebben we nieuwe kandidaat-genen gevonden waarop we hopen te kunnen ingrijpen, om zo de opbouw van het eiwit onder controle te houden.”

Vermenigvuldigd succes

Haar verwezenlijkingen leverden Huda Zoghbi al de grootste onderscheidingen in haar vakgebied op, zoals de Brain Prize en de Kavli Prize in Neuroscience. Ook voor de drie promotoren van het eredoctoraat staat ze symbool voor het hoopvolle momentum waarin de neurowetenschappen vandaag zitten: de tijd dat hersenaandoeningen alleen symptomatisch behandeld konden worden, lijkt voorbij. Professor Patrik Verstreken van het Departement Neurowetenschappen prijst de methodologische aanpak van haar onderzoek: ze wil doorgronden wat er gebeurt op élk niveau. Voor professor Patrick Dupont, voorzitter van het departement, belichaamt Zoghbi de wisselwerking tussen basisonderzoek en klinische praktijk. En professor Hilde Van Esch benadrukt wat Zoghbi’s werk betekent voor patiënten en hun families: “Ze wordt aanbeden in de community.”

Die grote waardering van de families motiveert Huda Zoghbi, maar ze voelt ook de verantwoordelijkheid die ermee samenhangt. “Bij de gehechtheid, de zorg, de gretigheid om manieren te vinden om hen te helpen, komt veel pijn kijken. Soms komt de hulp niet op tijd”, zegt ze. “Je wil sneller vooruitgaan, maar geduld opbrengen hoort bij de grote nauwkeurigheid waarmee we aan onderzoek doen. We moeten er zeker van zijn dat elke interventie die we ontwikkelen veilig is.”

Als je echt het verschil wil maken, moet je voor the important experiment kiezen, niet the flashy experiment, zo heeft Zoghbi ondervonden. Het is ook de boodschap die ze meegeeft aan haar trainees in het Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute, dat ze in 2010 oprichtte. “Ik beschouw mijn trainees als mijn belangrijkste prestatie. Ik ben maar één persoon, en je kan maar zoveel ontdekkingen doen in één leven. Maar dat aantal zal honderden keren vermenigvuldigd worden dankzij hen, zo voel ik dat toch aan.” ● (rvh)