Piepkleine deeltjes nog beter zien door een microscoop. Daar slaagde student Teun Huijben in voor zijn masterscriptie. Het leverde hem, naast een hoog cijfer, de titel Best Graduate van de faculteit Technische Natuurwetenschappen op.

Het onderzoek van Teun Huijben gaat over zulke kleine deeltjes, dat je ze niet met het blote oog kunt zien. Sterker nog, zelfs met een gewone microscoop zijn ze niet zichtbaar. Je hebt er een speciale variant van een microscoop voor nodig om na te gaan hoe de piepkleine deeltjes, zoals eiwitten in een cel, eruit zien. Voor de bestudering en genezing van veel ziektes is het belangrijk om kleine celonderdelen afzonderlijk van elkaar te kunnen bestuderen. Huijben ontwikkelde een slim algoritme dat dit mogelijk maakt.

Appels en peren

Een microscoop heeft een resolutielimiet: kleiner kun je niet kijken. Maar met trucs proberen wetenschappers dat toch te doen. “Bijvoorbeeld met een lichtmicroscoop die gebruik maakt van speciale fluorescentie. Dan maak je bepaalde eiwitten lichtgevend”, zegt Huijben. Ze knipperen daardoor voortdurend, een beetje zoals het knipperlicht van een auto of kerstverlichting die aan en uitgaat. “Dankzij dat oplichten merk je de eiwitten op en kun je later nagaan welke vorm ze hebben. Als ze er afwijkend uitzien, is er mogelijk sprake van een ziekte. Dus daar wil je op selecteren.”

Met de oude methode is dat lastig. Daarbij wordt van heel veel beelden namelijk een gemiddelde berekend. Dat is op zich slim, omdat je dan nog scherper kunt zien. Maar het middelen zorgt er ook voor dat je afwijkende eiwitten, of andere vervormde celonderdelen, over het hoofd ziet. Je kunt het vergelijken met het zoeken naar appels en peren, zegt de begeleider van Huijben en hoogleraar Bernd Rieger van de onderzoeksafdeling Imaging Physics. Deze stukken fruit hebben een duidelijk verschillende vorm. “Wij kijken naar zulke kleine deeltjes, dat de resolutie niet goed genoeg is om te zien of het een appel of een peer is. Je hebt meerdere van deze plaatjes nodig om dat te kunnen meten.” Ga je dan de plaatjes middelen, dan krijg je een afbeelding van iets dat noch op een peer, noch op een appel lijkt.

Verkennend

Je wilt dus scherper en gedetailleerder kijken, en daarbij komt het nieuwe onderzoek van Huijben van pas. Hij maakte een rekenprogramma, een algoritme, dat onderscheid kan maken tussen de vorm van een appel en een peer. Het algoritme deelt plaatjes in verschillende categorie in, en zorgt er op die manier voor dat je appels en peren van elkaar kunt onderscheiden. “Hierdoor neemt de resolutie toe en kijk je dus met nog meer detail naar kleine deeltjes. Dit gebeurt ook nog eens zonder dat het rekenprogramma weet wat het precies zoekt. Het heeft dus geen voorkennis nodig van de vorm”, zegt Huijben.

Dit onderzoek brengt de wetenschap weer een stap verder, zegt begeleider Rieger. “Het is knap dat hij dit heeft gevonden. Toen Teun bij mij kwam om over zijn afstudeeropdracht te discussiëren, sprak dit onderwerp hem meteen aan. Maar het was toen nog onduidelijk of hij een resultaat kon behalen. Het was echt een verkennend onderzoek waar hij, onder onze begeleiding, zelf zijn weg in moest vinden omdat niet duidelijk was of het zou lukken.” Een onderzoek met high risk, high gain noemt Huijben het zelf.

Het lastigste wat de student overwon was volgens Rieger, naast het onderzoek, het schrijfwerk. “In vergelijking met andere studenten onderscheidde hij zich daar echt mee”, zegt de hoogleraar. “Teun heeft zijn bevindingen in een artikel verwerkt, dat we nu aan wetenschappelijke tijdschriften aanbieden. Daarvoor moet je op een heel compacte manier schrijven. Dat is erg moeilijk en dat heeft hij grotendeels zelf gedaan.”

Enorme kick

Ook liet Huijben zien dat hij tegenslagen overwint en goed knopen kan doorhakken. Zo was hij al bezig om een bepaalde methode te ontwikkelen, die prima werkte. “Maar toen kwam ik op het idee om een andere aanpak te proberen”, zegt Huijben. “Die werkte nog beter. Ik moest kiezen voor de nieuwe aanpak, maar dat was lastig omdat ik al veel werk in de andere methode had zitten”, zegt hij. Rieger beaamt dat dit geen eenvoudige keuze is. “Het is toch een beetje je kindje als je al zoveel tijd aan een bepaalde aanpak hebt besteed. Het vergt lef om dan een ander pad in te slaan.“ Huijbens doorzettingsvermogen en lef, gecombineerd met zijn bijdragen aan de microscopie, leverden hem een uitzonderlijk hoog eindcijfer op: hij kreeg een 9,5 voor zijn masterscriptie.

Onderzoek doen laat Huijben inmiddels niet meer los. Hij heeft de smaak goed te pakken en is momenteel promovendus in Kopenhagen (Denemarken). “Ik werk nog steeds aan computermethodes om de microscopie te verbeteren”, zegt hij. “Momenteel onderzoek ik hoe je van slechte microscopieplaatjes van kleine deeltjes goede afbeeldingen kunt maken, met behulp van zelflerende algoritmes. Het is enigszins vergelijkbaar met mijn afstudeeronderzoek. Programmeren spreekt me aan, maar ik vind het fijn als de toepassing ervan niet te abstract is. Zoals het onderzoek om kleine deeltjes scherper in beeld te krijgen. Je kijkt dan op een niveau waar niemand ooit eerder keek. Dat mede mogelijk maken geeft een enorme kick.”

TekstRobert Visscher | BeeldGetty Images

/* */