NYU Tandon herschrijft gezondheidsonderzoek: van disciplines naar ziektebestrijding

Het traditionele model van academisch onderzoek is bekend: verzamel experts uit één vakgebied, zet ze bij elkaar in een gebouw en hoop op een bruikbaar resultaat. Biologen doen biologie. Ingenieurs doen ingenieurswerk. Medische scholen behandelen patiënten.

NYU Tandon School of Engineering gooit dit model omver. Het nieuwe Institute for Engineering Health richt zich niet op disciplines, maar op ziektebeelden. In plaats van te vragen wat elektrotechnici voor de geneeskunde kunnen betekenen, stellen ze vragen als: ‘Wat is er nodig om allergisch astma te genezen?’ Vervolgens worden teams gevormd met de juiste experts – immunologen, computationele biologen, materiaalwetenschappers, AI-onderzoekers of draadloze communicatie-ingenieurs – ongeacht hun achtergrond.

Succesvolle samenwerkingen

De eerste resultaten zijn veelbelovend. Een chemisch ingenieur en een elektrotechnicus ontwikkelden samen een apparaat dat luchtbedreigingen – waaronder ziekteverwekkers – detecteert. Dit toestel is inmiddels een start-up. Een visueel beperkte arts werkte met mechanische ingenieurs aan navigatietechnologie voor blinde metrogebruikers. Jeffrey Hubbell, directeur van het instituut en hoogleraar chemische en biomoleculaire techniek, werkt aan ‘inverse vaccins’ die het immuunsysteem kunnen herprogrammeren om aandoeningen zoals coeliakie en allergieën te behandelen. Dit vereist kennis van immunologie, moleculaire techniek en materiaalwetenschap.

Van remmen naar activeren

Hubbell wijst op een fundamenteel probleem in de moderne geneeskunde: de focus ligt op het remmen van specifieke moleculen of het onderdrukken van immuunreacties. Antilichaamtechnologie is hierbij de hoeksteen. ‘Het is perfect voor het blokkeren van één ding tegelijk,’ aldus Hubbell. De farmaceutische industrie excelleert in het ontwikkelen van deze remmers, elk ontworpen om één pathway uit te schakelen.

Maar Hubbell stelt een andere vraag: ‘Wat als je één goed proces kunt stimuleren dat meerdere slechte pathways tegelijkertijd tegengaat?’ Bij ontstekingen: kun je het immuunsysteem sturen naar immunologische tolerantie in plaats van inflammatoire moleculen één voor één te blokkeren? Bij kanker: kun je pro-inflammatoire pathways in de tumoromgeving activeren om meerdere immuunonderdrukkende mechanismen te overwinnen?

Deze verschuiving van remmen naar activeren vraagt om een compleet nieuwe gereedschapskist – en een andere soort onderzoeker. ‘We gebruiken biologische moleculen zoals eiwitten of materiaalgebaseerde structuren – oplosbare polymeren, supramoleculaire nanomaterialen – om deze fundamentele processen te sturen,’ legt Hubbell uit. ‘Je kunt deze benaderingen niet ontwikkelen als je alleen biologie, materiaalwetenschap of immunologie begrijpt. Je hebt kennis en vaardigheden op alle drie de gebieden nodig.’

De toekomst: multidisciplinaire onderzoekers

De vraag rijst dan: hoe creëer je onderzoekers met deze diepgaande, cross-disciplinaire kennis? Het antwoord is verrassend. ‘Er zijn misschien mensen geweest die zowel de diepte als de breedte hadden, maar die zijn zeldzaam,’ zegt Hubbell. ‘Daarom moeten we een nieuwe generatie onderzoekers opleiden die niet alleen in één vakgebied uitblinken, maar ook de taal en methoden van andere disciplines spreken.’

Het instituut combineert daarom experts op het gebied van AI, datawetenschap, computationele theorie, immuno-engineering, biologische techniek, materiaalwetenschap en quantumtechniek. ‘Ze werken allemaal in elkaars directe omgeving, waardoor kennisdeling en innovatie worden gestimuleerd,’ aldus Hubbell.

‘De uitdaging is niet alleen om disciplines te combineren, maar om een nieuwe taal te ontwikkelen die iedereen begrijpt. Alleen zo kunnen we de complexe problemen van de 21e eeuw oplossen.’