Gastles op VWO over Systeembiologie en Biomedische Technologie aan de TU/e

gastles

SysteembiologieNatal van Riel

Systeembiologie en Metabole ZiektenTechnische Universiteit EindhovenFaculteit Biomedische Technologie

[email protected]

/ biomedical engineering 12-04-2023

Even voorstellen

Natal van Riel• 1995 Elektrotechniek, TU/e, BSc• 1995 Systeem en Regeltechniek, TU/e, MSc• 1996-1999 Unilever Research, Vlaardingen, Biotechnologie• 2000 Molecular Cell Biology, U. Utrecht, PhD• 2000 ASML, Veldhoven, Control Systems • 2001 Elektrotechniek, TU/e, Bioregulatie• 2006 Biomedische Technologie, TU/e, Systeembiologie• 2010 Instituut voor Complexe Moleculaire Systemen, TU/e• 2012 Biomedische Technologie, TU/e, Systeembiologie en

Metabole Ziekten

PAGE 2

LinkedIn http://nl.linkedin.com/pub/natal-van-riel/2b/666/159 Twitter @nvanriel, http://twitter.com/nvanriel SlideShare http://www.slideshare.net/natalvanriel

http://nl.linkedin.com/pub/natal-van-riel/2b/666/159


http://twitter.com/nvanriel



http://www.slideshare.net/natalvanriel






Overzicht

• Technische Universiteit Eindhoven

• Moleculaire basis van gezondheid en ziekte

• Metabolisme en metabole ziekten

• Systeembiologie

• Zelf aan het werk

• Biomedische Technologie @ TU/e

PAGE 3

/ biomedical engineering PAGE 412-04-2023

Technische Universiteit Eindhoven


http://nl.wikipedia.org/wiki/Technische_Universiteit_Eindhoven

• Technische Universiteit Eindhoven

• Systeembiologie

• Biomedische Technologie @ TU/e

• Aan het werk

PAGE 5


http://www.tue.nl/universiteit

PAGE 6


9 faculteiten

• Biomedische technologie• Bouwkunde• Electrical engineering• Industrial design• Industrial Engineering & Innovation Sciences• Scheikundige technologie• Technische Natuurkunde• Werktuigbouwkunde• Wiskunde & Informatica

PAGE 7

Bouwkunde

Scheikundige technologie

Technische Natuurkunde

Industrial Design

Electrical Engineering

Biomedische technologie

Werktuigbouwkunde

Industrial Engineering & Innovation Sciences

Wiskunde & Informatica


Moleculaire basis van gezondheid en ziekte

/ biomedical engineering PAGE 904/12/2023

DNA, de basis voor de moleculaire biologie van gezondheid en ziekte

• DNA is composed of four basic molecules (nucleotides), which are identical except that each contains a different nitrogen base

• Each nucleotide contains phosphate, sugar (of the deoxy-ribose type) and one of the four bases: Adenine, Guanine, Cytosine, and Thymine (usually denoted A,G,C,T)

• 4 letter code encodes 20 amino acids

Chromosome

Encodingregion Gregor Mendel

(1822-1884)

1 t

urn

= 1

0 b

ase

pa

irs =

3.4

nm

2 nanometers

Nature April 25, 1953: James Watson and Francis Crick's classic

paper that first describes the double helical structure of DNA.


Menselijk genoomproject

• Het bepalen van alle ca. 3 miljard baseparen in het menselijk genoom (eerste ruwe versie in 2000)

• Alle genen in deze sequenties te identificeren (gaat nog steeds door)

• Eén van de meest verrassende uitkomsten van het menselijk genoomproject was het relatief veel geringere aantal genen dat werd aangetroffen: slechts ca 20.000-25.000, terwijl voor die tijd schattingen van meer dan het dubbele aantal circuleerden

• De menselijke basenparenvolgorde is opgeslagen in databases en via het internet toegankelijk. Voor het raadplegen zijn speciale computerprogramma's ontwikkeld (bioinformatica)

PAGE 10

Craig Venter Collin Francis


Je eigen genoom

voor $99 (~€72)

PAGE 11


Genomica en meer

PAGE 12

?

• Er kunnen meer (moleculaire) gegevens van patienten worden verkregen dan ooit eerder mogelijk is geweest

• Maar hoe kunnen we die data optimaal gebruiken voor diagnose, behandeling en preventie?

• Wat: ‘Personalized Medicine’• Hoe: Systeembiologie (Systems Medicine)


Metabolisme en metabole ziekten


Overgewicht en obesitas (1981-2010)

PAGE 14

BMI (body mass index): = gewicht van de persoon (in kilogram) gedeeld door het kwadraat van de lengte (in meter)

www.zorgatlas.nl

Ernstig overgewicht (obesitas, BMI>30)

Overgewicht (BMI>25)


Diabetes


Metabool Syndroom (MetSyn)

• Relatie tussen ongezonde (Westerse) levensstijl, overgewicht en diabetes

• Een grote buikomtrek, en daarnaast twee of meer van de volgende elementen aanwezig zijn: • Hoge bloeddruk• Te veel bloedvetten: het triglyceridengehalte is verhoogd• Te hoog LDL-cholesterol (het ‘slechte’ cholesterol)• Verhoogde nuchtere bloedsuikerspiegel of diabetes type 2

PAGE 16www.resolve-diabetes.org

Een taille is bij vrouwen te groot als het meer is dan 80 cm. Bij mannen is de grens 94 cm.


Energie metabolisme

PAGE 17

http://www.youtube.com/watch?v=K_JFBxRBe9Q

http://www.youtube.com/watch?v=K_JFBxRBe9Q


Metabole Pathways (reactiepaden)

• Een reeks stofwisselingsprocessen in het inwendige van een cel onder invloed van enzymen

• Enzymen doen dienst als katalysator

• Het eerste ontdekte metabole reactiepad is glycolyse

PAGE 18


Metabole Netwerken

PAGE 19


Dynamica

24h CGMS


Veranderingen in metabole reactie snelheden

PAGE 21

Flux: omzettingssnelheid van moleculen door een metabole route


Gespierde wiskunde


Technologie om te rekenen

• Wiskundige modellen• differentiaalvergelijkingen

• Numeriek oplossen• simulatie

PAGE 23


Zelf aan het werk


Een dynamisch model simuleren

• Model: grootte van een populatie (geschaald tussen 0 en 1)

• Variabele x• Parameter r

• Rekenhulpmiddel: Excel

• Zie handout

PAGE 25

2( 1) ( ( ) ( ) )x k r x k x k


Wat is BMT?


Biomedische Technologie (BMT) is niet:

• Arts worden• Het ‘bouwen’ van medische apparaten

PAGE 27

/ Biomedische Technologie 12-04-2023

Biomedische Technologie is wel:

PAGE 28

• Technologische oplossingen om diagnose, behandeling en preventie te verbeteren

Chemistry / Biology Medicine

Imaging / CAID

Modelling

12-04-2023

Majors: BMT / MWT

/ Biomedische Technologie

Biologie Wiskunde NatuurkundeScheikunde Informatica

BMT MWT

PAGE 29

• BMT: BioMedische Technologie• MWT: Medische Wetenschappen en Technologie

• Eerste jaar veel overlap, switchen mogelijk• Voor beiden géén loting

12-04-2023

Majors: BMT / MWT

Toelatingseisen, VWO• N&T profiel• Alle andere profielen, met WisB en Nat

/ Biomedische Technologie PAGE 30

12-04-2023

Na de Bachelor


• Na de bachelor (basis) kies je een master (verdieping)• Daarna ingenieur

PAGE 31

Biomedische Technologie Medische Wetenschappen en Technologie

Biomedical Engineering

Medical Engineering

Arts-Onderzoeker

Andere master

Bachelor 3jr.

Master (2 jr.)

Arts-Onderzoeker

12-04-2023

Meer weten?

• www.tue.nl/bmt www.tue.nl/studeren

• [email protected]

• Open dagen: • 14 & 15 Maart 2014

• Meeloopdag met 1ejaars student BMT• aanmelden via www.tue.nl/meeloopdag


Bezoek ons

Verken de website

Mail ons

Doe mee

PAGE 32

http://www.tue.nl/bmt

http://www.tue.nl/studeren


Tot ziens in Eindhoven…

PAGE 33

Education

Gastles op VWO over Systeembiologie en Biomedische Technologie aan de TU/e