ERC Starting Grants voor celcommunicatie en snellere algoritmes

TU/e-onderzoekers Nicholas Kurniawan en Jesper Nederlof hebben elk een ERC Starting Grant ter waarde van bijna 1,5 miljoen euro toegekend gekregen van de Europese Commissie. Ze kregen de beurs voor onderzoek naar de dynamische communicatie van menselijke cellen met hun natuurlijke omgeving, en voor het ontwikkelen van snellere algoritmes in technische informatica.

door
foto Angeline Swinkels

Kurniawan doet aan de faculteit Biomedische Technologie onderzoek naar de communicatie over een langere periode tussen cellen en hun natuurlijke omgeving binnen het menselijk lichaam. Nederlof van de faculteit Wiskunde & Informatica ontwikkelt snellere algoritmes voor complexe problemen in de informatica die erg veel rekenkracht vergen. De grants bieden de onderzoekers de mogelijkheid om gedurende een periode van vijf jaar hun ideeën verder uit te werken.

Celcommunicatie

De cellen in ons lichaam zijn uitzonderlijk robuust: ze passen hun eigenschappen en gedrag doorlopend aan hun fysieke omgeving aan. Op eenzelfde manier moet die omgeving (de ‘extracellulaire matrix’) zich aanpassen aan de celactiviteit. De cellen en de extracellulaire matrix communiceren constant met elkaar, en deze communicatie is van essentieel belang voor de formatie en het functioneren van nieuw menselijk weefsel. Bovendien kan een beschadiging in de communicatie leiden tot een breed scala aan ziektes, van cardiomyopathie tot kanker.

“Door de extracellulaire matrix op een slimme manier te ontwerpen in het laboratorium”, zegt Kurniawan, “zijn we in staat om de communicatie met cellen te controleren en zodoende hun gedrag te sturen”. Om dit te bereiken, ontwerpt Kurniawan een kunstmatige omgeving in het laboratorium waar hij de communicatie tussen cellen en de extracellulaire matrix afbreekt en weer opbouwt. Ook gaat hij onderzoeken hoe veranderingen in de extracellulaire matrix worden opgemerkt door de cellen, en omgekeerd. Daarnaast zal hij onderzoek doen naar de samenwerking tussen de cellen en de extracellulaire matrix bij de formatie van nieuw weefsel. “De bevindingen van dit onderzoek zullen niet alleen onze fundamentele kennis van de fysiologie van cellen en weefsel vergroten, maar ook die van weefseldefecten en ziektes”, zegt Kurniawan. “Bovendien bieden deze bevindingen de bouwstenen voor het ontwerp van biomaterialen op het gebied van weefselregeneratie”.

Snellere algoritmes

Informatica gaat over het zoeken naar de beste oplossing tussen alle haalbare oplossingen. Een goed voorbeeld van een dergelijk optimaliseringsprobleem is de zogenoemde NP-complete problem (Nondeterministic Polynomial time). Dit zijn problemen waarvan de oplossing geraden kan worden zonder dat men daarbij specifieke regels hoeft te volgen, en die geverifieerd kunnen worden in polynomiale tijd.

Al in de jaren zestig ontdekten wetenschappers elementaire algoritmes die de uitvoeringstijd van deze problemen exponentieel terugbrachten. “Sindsdien lijkt het ontwerpen van algoritmes vastgelopen te zijn”, legt Nederlof uit.

Neem het Handelsreizigersprobleem, een van de bekendste problemen in de informatica. Hierbij moet de kortste weg gevonden worden tussen een lijst met steden, zonder een stad dubbel aan te doen en door te eindigen bij de eerste stad. Dit Handelsreizigersprobleem werd in 1930 voor het eerst geformuleerd en wordt nog steeds intensief bestudeerd. Opmerkelijk genoeg zijn de algoritmes die in de jaren zestig werden bedacht nog steeds de bekendste oplossingen voor dit probleem. Nederlofs doel is om deze elementaire algoritmes te verbeteren, waaronder die voor het Handelsreizigersprobleem. Zulke algoritmes zullen naar verwachting op lange termijn toepasbaar zijn op een breed scala aan applicaties, waaronder planning, logistiek en productie.

ERC-beurzen in Nederland

In totaal hebben de Nederlandse universiteiten en onderzoeksinstellingen 53 Europese starting grants in de wacht gesleept. In totaal heeft de Europese onderzoeksraad ERC 408 beurzen toegekend, voor een totaalbedrag van 621 miljoen euro. Met de beurzen kunnen wetenschappers vroeg in hun carrière een onderzoeksgroep starten. Nederland scoort vaak goed bij de ERC. Alleen Duitsland (73) en het Verenigd Koninkrijk (64) wisten in deze ronde meer starting grants te bemachtigen dan Nederland. De slaagkans was niet bijzonder hoog: slechts 13 procent van alle aanvragen kwam door de selectie heen.

Deel dit artikel via je socials