Opmerkelijk: kernfusie met mayonaise

Nederlandse wetenschapper bouwt aan eiwitrevolutie en kweekt cellen met licht: ‘Stukken efficiënter’

Iets groter dan een bitterbal. Zo zag het stukje kweekvlees eruit dat Prolific Machines onlangs serveerde aan investeerders. Het gehaktballetje bestond voor 20 procent uit vlees gekweekt uit stamcellen, de rest was plantaardig materiaal. “Ze vonden hem lekkerder dan een meatball gemaakt van rundvlees”, zegt Max Huisman (35), de Nederlandse technisch directeur en medeoprichter van het Amerikaanse biotechbedrijf. “Het is een goed formaat om aan investeerders te laten proeven, want het is natuurlijk nog steeds duur om te maken op deze schaal.”Celgroei sturen met licht Prolific Machines pakt het anders aan. Het biotechbedrijf ontwikkelt nieuwe technologie om de groei van stamcellen te sturen met lichtpulsen. “Aan de buitenkant van een cel zitten receptoren”, legt hij uit. “Normaal gesproken bindt een groeifactor aan een receptor en activeert zo iets binnen in de cel.” Wat Prolific doet, is lichtgevoelige eiwitten vastmaken aan die receptor. Door er vervolgens licht op te schijnen, worden in de cel dezelfde processen in gang gezet als door de dure groeifactoren. De methode is gebaseerd op principes uit de optogenetica. Belofte van kweekvlees Kweekvlees geldt al ruim een decennium als grote belofte. Onderzoekers zijn erin geslaagd om dierlijke stamcellen te laten groeien in een labomgeving, tot een volwaardig vleesproduct. Dat scheelt landgebruik, waterverbruik, CO2-uitstoot en dierenleed. Nederlandse pioniers als Mosa Meat en Meatable lopen wereldwijd voorop en hebben al tientallen miljoenen opgehaald bij investeerders. In april was de eerste proeverij van kweekvlees in Nederland, in Singapore stond het een tijdje op de menukaart. De grote doorbraak laat alleen op zich wachten. Het voornaamste probleem zijn de schaalbaarheid van het productieproces en de kosten. Het varkensworstje dat Meatable eerder dit jaar journalisten voorzette, kostte zo’n 75 euro om te maken. Ter vergelijking: voor vier braadworsten ben je bij Albert Heijn 3 euro kwijt. Eiwitten op maat Prolific Machines denkt kweekvlees flink goedkoper te kunnen maken. Het bedrijf uit het Californische Emeryville, ook de thuisbasis van animatiestudio Pixar, haalt een van de duurste elementen uit het kweekproces: op maat gemaakte eiwitten. De techniek die de meeste vleeskwekers gebruiken, is ongeveer overal hetzelfde. Stamcellen, genomen van een levend dier, worden in een kweekvloeistof van suikers, eiwitten en vetten gelegd. Daarin groeien ze uit tot verschillende bouwstenen: cellen voor vet, spieren of bindweefsel. Met name de cocktail van eiwitten is cruciaal. Eiwitten zijn de werkpaarden in biologische systemen en drijven de meeste processen in cellen aan. Het is de kunst precies de juiste hoeveelheid van de juiste eiwitten toe te voegen, zodat de stamcellen zich vermenigvuldigen. Deze zogeheten groeifactoren zijn farmaceutische producten en peperduur om te maken. Duizend euro voor een milligram, daar ligt in een laboratorium niemand wakker van. Bij de volumes die nodig zijn voor kweekvlees krijgt iedereen meteen nachtmerries.Celgroei sturen met licht Prolific Machines pakt het anders aan. Het biotechbedrijf ontwikkelt nieuwe technologie om de groei van stamcellen te sturen met lichtpulsen. “Aan de buitenkant van een cel zitten receptoren”, legt Huisman uit. “Normaal gesproken bindt een groeifactor aan een receptor en activeert zo iets binnen in de cel.” Wat Prolific doet, is lichtgevoelige eiwitten vastmaken aan die receptor. Door er vervolgens licht op te schijnen, worden in de cel dezelfde processen in gang gezet als door de dure groeifactoren. De methode is gebaseerd op principes uit de optogenetica.De techniek van Profilic Machines stimuleert celgroei met behulp van licht.“Het is een veelbelovende techniek die een aantal problemen oplost”, zegt Huisman. “Licht is aanzienlijk goedkoper. Het kweken van de cellen gaat ook sneller, je krijgt een consistenter resultaat en het is sterieler. Dat zijn allemaal factoren waardoor het stukken efficiënter is.” Fascinatie voor apparaten Voor Huisman is de complexe materie gesneden koek. De gepromoveerde biomedicus is expert op het gebied van fluorescentie-microscopie bij zeer lage temperaturen. Die techniek kan individuele moleculen in een cel zichtbaar maken en hoe ze interacteren met elkaar. Huisman heeft ruim twintig wetenschappelijke publicaties op zijn naam. Toch begon zijn carrière in een ander vakgebied: de fysica. Huisman, oorspronkelijk afkomstig uit Heerlen, studeerde technische natuurkunde aan de TU Delft. Tijdens de practica raakte hij niet zozeer gefascineerd door de natuurfenomenen die hij bestudeerde, maar door de meetapparatuur. “Dan moest je een knop indrukken en kwam er een resultaat uit. Ik vond het magisch dat iemand zoiets had gemaakt. Dat wilde ik ook bouwen.” Die fascinatie voor apparaten had Huisman al op jonge leeftijd. “Mijn oom heeft voor mijn derde verjaardag ooit een knopjesmachines gemaakt. Dat is jarenlang mijn favoriete speelgoed geweest. Alleen maar knopjes indrukken. En dat is nog steeds wel een beetje zo.” Van Delft naar Worcester In Delft komt Huisman na wat rondvragen op de faculteit in contact met een professor. Hij mag meehelpen om zijn laboratorium op te zetten en assisteert onder meer bij het in elkaar zetten van geavanceerde microscopen. Daar ontstaat de brug van natuurkunde naar de biomedische wereld. “Ik denk dat er nog veel engineering te doen is in de biomedische hoek, maar dat er weinig mensen zijn die het kunnen”, zegt Huisman. “Of die weten dat daar een plek is om hun skills te gebruiken. Ik was me daar in elk geval niet van bewust.”Als de professor naar de VS vertrekt, gaat Huisman hem achterna. Hij doet een PhD aan de University of Massachusetts Chan Medical School. Locatie: Worcester, een stad 75 kilometer ten westen van Boston. Daar krijgt Huisman alle vrijheid om dingen te bouwen en nieuwe technologieën te leren. “Voor een fysicus is een medical school net een soort speeltuin. Er gaat veel meer geld om in medisch onderzoek en niemand begrijpt wat je eigenlijk aan het doen bent”, aldus Huisman. Hij koopt onder meer een grote CNC-freesmachine en zet die in een ruimte. “Ik wist helemaal niet hoe je dat ding moest gebruiken.” Ontmoeting in een bar Na vijf jaar heeft Huisman een titel op zak, plus heel wat unieke vaardigheden in het maken van specialistische machines. Maar wat kan hij daarmee? Hij werkt nog ruim een jaar als postdoc-onderzoeker in Worcester. “En ik heb wat apparaatjes gemaakt voor het helpen met wetenschappelijk onderzoek. Dat probeerde ik te commercialiseren, maar dat ging langzaam”, zegt Huisman. “Ook wilde ik graag terug naar Nederland en was ik bij ASML en enkele andere bedrijven aan het solliciteren.” Een toevallige ontmoeting in een lokale bar verandert alles. Huisman loopt daar op een feestje in 2019 stamcelbioloog Deniz Kent tegen het lijf, die een PhD doet in Londen en een paar maanden te gast is bij een laboratorium in Worcester. NDA tekenen Kent toont opvallend veel interesse in het onderzoek van Huisman: celstructuren bestuderen met een fluorescentie-microscoop bij 190 graden Celsius onder nul, en nog kouder. De Nederlander kan het haast niet geloven. “De meeste mensen kunnen niet wachten om naar een ander onderwerp over te schakelen. Maar aan het einde van het gesprek vroeg hij: wil je een NDA ondertekenen? Dan kan ik meer vertellen over mijn idee”, herinnert Huisman zich. “Dat had nog nooit iemand aan mij gevraagd. Maar hij was charmant en kwam zeer gedreven over.”De oprichters van Prolific Machines, vlnr: Max Huisman, Deniz Kent en Declan Jones.Dat idee? Celgroei stimuleren met licht. Kent denkt zo op een nieuwe manier kweekvlees te kunnen produceren. Of de methode werkt, weet hij niet. Dat moeten experimenten uitwijzen. Maar hij gelooft er dusdanig in dat hij besluit een team samen te stellen. Huisman weet nog goed wat de woorden van Kent waren toen zijn krabbel onder de NDA stond. “Hij zei: ik hou erg van vlees en voel me daar erg slecht over. Dat kwam enorm bij mij binnen. Daar worstel ik ook mee. Ik weet hoe slecht vlees is voor de wereld en toch eet ik het nog best vaak.” Tientallen miljoenen aan financiering Kent benadert ook Declan Jones, een machine learning-expert die hij nog kent uit zijn jeugdjaren in Londen. Het oprichterstrio van Prolific Machines is gevormd. Ze sturen een voorstel naar enkele accelerators om de boel van de grond te krijgen. Dat gaat makkelijker dan gedacht. “We hadden twee A4’tjes ingestuurd en binnen tweeënhalve week hadden we 250.000 dollar en een uitnodiging om drie maanden naar San Francisco te komen”, vertelt Huisman. “We dachten: als de techniek niet werkt, dan hebben we in elk geval een mooi avontuur gehad. Maar nu zijn we 4,5 jaar en een paar investeringsrondes verder en werken er bijna vijftig mensen in Emeryville in ons eigen kantoor.” Die investeringsrondes waren niet de minste. Bij één trok Prolific Machines ruim 30 miljoen dollar uit de markt bij ruim twintig partijen. Onder meer Breakthrough Energy Ventures van Bill Gates en Shark Tank-miljardair Mark Cuban stapten in. In juni van dit jaar volgde een nieuwe ronde van 55 miljoen dollar, geleid door Ki Tua Fund, de investeringstak van de Nieuw-Zeelandse zuivelgigant Fonterra. Van wetenschapper naar technisch directeur Dat Huisman nu technisch directeur is van een heuse scale-up in Silicon Valley had hij zelf niet kunnen denken. “Gedurende mijn loopbaan als onderzoeker was er weinig aandacht voor ondernemerschap. Ik dacht dat start-ups en durfkapitaal alleen iets was voor mensen die het allerslimste idee van de wereld hebben.” De Nederlandse wetenschapper leidt nu een team van twaalf engineers en biotechnologen. Die maken en besturen de apparatuur om cellen te laten groeien in bioreactors met de lichttechniek van Prolific. “Dat gaat mij aardig af, omdat ik zelf dingen heb gebouwd. Ik ben goed in het maken van prototypes”, zegt Huisman. Maar hij is zich ook bewust van zijn zwakke punten. Een team aansturen om apparatuur te maken in een industriële setting, met kwaliteitscontrole en klantenservice, daar heeft hij geen ervaring mee. “Ik denk niet dat ik het onaardig doe, maar ik weet ook wel dat ik een heel junior leader ben.” Daarom heeft Prolific recent mensen aangetrokken met de nodige bagage. Ervaren krachten die weten wat er moet gebeuren. Dat heeft direct impact op het bedrijf, dat voornamelijk uit jonge mensen bestaat. “Ik ben ook relatief jong, heb geen kinderen en kan makkelijk ‘s avonds doorwerken”, zegt Huisman. “Iemand met ervaring heeft waarschijnlijk een gezin. Die gaat om vijf uur naar huis. Van zo iemand kan het team veel leren, maar het veroorzaakt wel een culturele shift.” Kweekvlees in de koelkast Wat iedereen bij het bedrijf bindt, is de missie om de wereld te verbeteren. Kweekvlees kan een van de oplossingen zijn in de strijd tegen klimaatverandering. “De grootste uitdaging van mijn generatie”, noemt Huisman dat. Wat dat betreft, is het even slikken dat de plannen voor kweekvlees vertraging hebben opgelopen. Voor de massaproductie heeft Prolific Machines een fabriek nodig. Eentje met 24 bioreactoren van elk 20.000 liter. Kosten: zo’n 150 tot 200 miljoen dollar. “Twee jaar geleden zou dit best gelukt zijn, maar zo’n bedrag is nu niet realistisch”, zegt Huisman. En niet onbelangrijk: het bedrijf moet ook aantonen dat de methode werkt op grote schaal, niet alleen in vaten van 10 liter. Huisman: “Daar zitten nog wel wat uitdagingen in, al is er geen reden om te denken dat het niet zou werken.” De plannen hoeven niet volledig in de koelkast. Prolific zoekt naar partners voor de productie, zoals bestaande kweekvleesbedrijven die eerder al meer geld hebben opgehaald, maar ook grote voedingsconglomeraten. “We werken wel door aan kweekvlees, maar we brengen het waarschijnlijk niet zelf op de markt”, aldus Huisman. Malaria bestrijden Ondertussen kijkt Prolific naar andere markten. De optogenetische techniek van zijn bioreactor is namelijk breder in te zetten, bijvoorbeeld om eiwitten voor voedingssupplementen of flesvoeding te maken. Of voor de productie van antilichamen voor de behandeling van ziektes als malaria. Die antilichamen zijn effectief, maar ook heel duur. En fabrikanten maken er maar weinig van, omdat de landen waar malaria voorkomt meestal arm zijn. Prolific kan in theorie cellen zo besturen met licht dat de productie van die gecompliceerde eiwitten stukken goedkoper kan. Dit artikel verscheen oorspronkelijk op MT/Sprout. Lees ook: Nederlandse diervoederproducent voedt naast dieren nu ook kweekvlees Changemaker Wim de Laat (The Protein Brewery) brouwt plantaardige eiwitten: ‘Dit is de toekomst’Deze Rotterdamse ondernemer kweekt straks eiwitrijke superalgen in Ghana