Broedersz wil de biofysische interactieregels ontrafelen die bepalen hoe cellen zich collectief bewegen. Door theoretische fysica, data-gedreven benaderingen en kwantitatieve experimenten te combineren, zal hij ons begrip van processen zoals weefselvorming, wondgenezing en kankerinvasie verdiepen.
Met deze toekenning zullen Broedersz en zijn team onderzoeken hoe groepen cellen samen bewegen om levend weefsel vorm te geven. De gecoördineerde beweging van grote celpopulaties speelt een fundamentele rol gedurende het hele leven: het vormt het lichaam tijdens de embryonale ontwikkeling, onderhoudt en herstelt weefsels op volwassen leeftijd, maar kan ook de verspreiding van kanker mogelijk maken. Net als zwermen vogels of scholen vissen bewegen cellen zich vaak collectief.
"Cellen gedragen zich sociaal, net als vogels in een zwerm", legt Broedersz uit. “Hun gecoördineerde beweging komt voort uit eenvoudige interacties met nabijgelegen cellen in plaats van uit een centrale controller, maar de regels die dit collectieve gedrag beheersen, blijven grotendeels onbekend.”
De geheime sociale regels van celcollectieven
Het begrijpen van de interactieregels tussen migrerende cellen blijft een van de grootste open uitdagingen in de biofysica. Hoewel experimenten steeds nauwkeuriger in kaart brengen hoe cellen bewegen, zijn de principes die hun collectieve coördinatie beheersen nog steeds slecht begrepen. Broedersz' Vici-project pakt deze uitdaging aan door geavanceerde, datagestuurde methoden te gebruiken om de verborgen “interactieregels” rechtstreeks uit experimentele waarnemingen te leren. Door fysieke modellering te integreren met kwantitatieve experimenten, wil het onderzoek onthullen hoe cellen hun gedrag coördineren om weefsels op te bouwen, te herstellen of soms te verstoren, met mogelijke implicaties voor gezondheid en ziekte.
Nauwe samenwerking tussen theorie en experiment
Een kenmerkend aspect van het project is het sterk interdisciplinaire karakter. Het onderzoek brengt theoretische fysici, experimentele biologen en specialisten in kwantitatieve beeldvorming samen in een continue feedbacklus tussen theorie en experiment. In plaats van modellen geïsoleerd te ontwikkelen, werkt het team van Broedersz nauw samen met experimentele partners om metingen te ontwerpen die theoretische voorspellingen direct testen en de fysieke mechanismen achter collectief gedrag blootleggen.
"Door datagestuurd onderzoek te combineren met mechanistische fysische theorie, willen we verder gaan dan alleen het kwalitatief beschrijven van hoe cellen zich gedragen en in plaats daarvan voorspellende kwantitatieve wetten van collectieve cellulaire organisatie ontdekken", aldus Broedersz. “Dit kan ons uiteindelijk helpen begrijpen hoe weefsels zich vormen en aanpassen – en waarom deze processen soms mislukken bij ziekte.
Over Chase Broedersz
Chase Broedersz is hoogleraar theoretische fysica van het leven aan de Vrije Universiteit Amsterdam. Zijn onderzoek richt zich op hoe fysische principes levende systemen beheersen. Hij combineert statistische fysica, datagedreven benaderingen en nauwe samenwerking met experimentele wetenschappers om biologische organisatie op verschillende schalen te begrijpen. Na zijn promotie in de theoretische fysica aan de VU Amsterdam ontving hij een Lewis-Sigler Fellowship aan Princeton University, waar hij de fysica van levende systemen bestudeerde. Later werd hij hoogleraar statistische en biologische fysica aan de Ludwig-Maximilians-Universität München, voordat hij terugkeerde naar de VU Amsterdam om een interdisciplinair onderzoeksprogramma op te zetten op het snijvlak van fysica en biologie, met een focus op chromosoomorganisatie, celmechanica en collectief celgedrag. Hij ontving een ERC Consolidator Grant voor zijn onderzoek naar de fysica van genoomorganisatie en is programmadirecteur van de gecombineerde bacheloropleiding (BSc) bij de afdeling Fysica & Astronomie.
