Introduction lesson for high-school students about Systems Biology and Biomedical Engineering at TU/e. In Dutch.

1. gastles
Natal van Riel
Systeembiologie en Metabole Ziekten
Technische Universiteit Eindhoven
Faculteit Biomedische Technologie
n.a.w.v.riel@tue.nl

2. 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
LinkedIn http://nl.linkedin.com/pub/natal-van-riel/2b/666/159
Twitter @nvanriel, http://twitter.com/nvanriel
SlideShare http://www.slideshare.net/natalvanriel
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 2

3. Overzicht
• Technische Universiteit Eindhoven
• Moleculaire basis van gezondheid en ziekte
• Metabolisme en metabole ziekten
• Systeembiologie
• Zelf aan het werk
• Biomedische Technologie @ TU/e
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 3

4. Technische Universiteit Eindhoven
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 4

5. http://nl.wikipedia.org/wiki/Technische_Universiteit_Eindhoven
• Technische Universiteit Eindhoven
• Systeembiologie
• Biomedische Technologie @ TU/e
• Aan het werk
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 5

6. http://www.tue.nl/universiteit
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 6

7. 9 faculteiten
•
Biomedische technologie
Technische
Natuurkunde
Industrial
•
Bouwkunde
Engineering & Innovation
Sciences
•
Electrical engineering
Werktuig
Biomedische
bouwkunde
technologie
•
Industrial design
•
Industrial Engineering & Innovation Sciences
Wiskunde &
Electrical Engineering
Informatica
•
Scheikundige technologie
•
Technische Natuurkunde
Industrial Design
•
Werktuigbouwkunde
•
Wiskunde & Informatica
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 7
Scheikundige
technologie
Bouwkunde

8. Moleculaire basis van gezondheid en
ziekte
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 8

9. DNA, de basis voor de moleculaire biologie
van gezondheid en ziekte
Chromosome
1 turn = 10 base pairs = 3.4 nm
2 nanometers
/ biomedical engineering
Encoding
region
• 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 deoxyribose 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
1/13/2014 PAGE 9
Gregor Mendel
(1822-1884)
Nature April 25, 1953: James
Watson and Francis Crick's classic
paper that first describes the
double helical structure of DNA.

10. 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)
Craig Venter Collin Francis
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 10

11. Je eigen genoom
voor $99 (~€72)
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 11

12. Genomica en meer
• 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)
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 12

13. Metabolisme en metabole ziekten
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 13

14. Overgewicht en obesitas (1981-2010)
Overgewicht (BMI>25)
Ernstig overgewicht (obesitas, BMI>30)
BMI (body mass index): = gewicht van de persoon (in kilogram)
gedeeld door het kwadraat van de lengte (in meter)
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 14
www.zorgatlas.nl

15. Diabetes
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 15

16. 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
Een taille is bij vrouwen te groot als het meer is
dan 80 cm. Bij mannen is de grens 94 cm.
/ biomedical engineering
www.resolve-diabetes.org
13-1-2014 PAGE 16

17. Energie metabolisme
http://www.youtube.com/watch?v=K_JFBxRBe9Q
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 17

18. 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
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 18

19. Metabole Netwerken
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 19

20. Dynamica
24h CGMS
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 20

21. Veranderingen in metabole reactie snelheden
Flux: omzettingssnelheid van moleculen door een metabole route
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 21

22. Gespierde wiskunde
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 22

23. Technologie om te rekenen
• Wiskundige modellen
• differentiaalvergelijkingen
• Numeriek oplossen
• simulatie
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 23

24. Zelf aan het werk
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 24

25. Een dynamisch model simuleren
• Model: grootte van een populatie (geschaald tussen 0 en 1)
x(k 1)
r ( x(k ) x( k ) 2 )
• Variabele x
• Parameter r
• Rekenhulpmiddel: Excel
• Zie handout
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 25

26. Wat is BMT?
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 26

27. Biomedische Technologie (BMT) is niet:
• Arts worden
• Het ‘bouwen’ van medische apparaten
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 27

28. Biomedische Technologie is wel:
• Technologische oplossingen om diagnose, behandeling en
preventie te verbeteren
Imaging / CAID
Chemistry / Biology
Medicine
Modelling
/ Biomedische Technologie
13-1-2014 PAGE 28

29. Majors: BMT / MWT
• BMT: BioMedische Technologie
• MWT: Medische Wetenschappen en Technologie
BMT
MWT
• Eerste jaar veel overlap, switchen mogelijk
• Voor beiden géén loting
/ Biomedische Technologie
13-1-2014 PAGE 29

30. Majors: BMT / MWT
Toelatingseisen, VWO
• N&T profiel
• Alle andere profielen, met WisB en Nat
/ Biomedische Technologie
13-1-2014 PAGE 30

31. Na de Bachelor
Bachelor 3jr.
Biomedische Technologie
Medische Wetenschappen en
Technologie
Master (2 jr.)
Biomedical Engineering
Medical Engineering
Arts-Onderzoeker
Arts-Onderzoeker
Andere master
• Na de bachelor (basis) kies je een master (verdieping)
• Daarna ingenieur
/ Biomedische Technologie
13-1-2014 PAGE 31

32. Meer weten?
• www.tue.nl/bmt
www.tue.nl/studeren
• studievoorlichting.bmt@tue.nl
• Open dagen:
• 14 & 15 Maart 2014
• Meeloopdag met 1ejaars student BMT
• aanmelden via www.tue.nl/meeloopdag
/ Biomedische Technologie
13-1-2014 PAGE 32

33. Tot ziens in Eindhoven…
/ biomedical engineering
13-1-2014 PAGE 33