Koolen deed zijn promotieonderzoek bij de farmacologieafdeling van het NKI-AVL. Hij is medisch coördinator van onderzoek, opleiding en onderwijs van de apotheek van het Erasmus MC. Sinds 2024 is hij universitair hoofddocent en richt hij zijn onderzoek op personalisatie in dosering van antikankergeneesmiddelen. Sinds 2017 is hij lid van de METC van het Erasmus MC en sinds 2022 is hij lid van de commissie Horizonscan van het Nederlands Zorginstituut.
Koolen vervangt ziekenhuisapotheker dr. Roelof van Leeuwen.