Bouwstenen van Leven honoreringen

Zestien multidisciplinaire consortia ontvangen ruim tien miljoen euro om de bouwstenen van leven te doorgronden.

28 november 2016

NWO, ZonMw, FOM en STW kennen met het programma Bouwstenen van Leven ruim 10 miljoen euro toe aan onderzoekers in zestien verschillende publiek-private consortia. Het onderzoek van de multidisciplinaire teams richt zich op het beter begrijpen van cellulaire systemen, vanuit het perspectief van de moleculaire bouwstenen. De gehonoreerde consortia opereren op het grensvlak van fysica, chemie, biologie, geneeskunde, informatica en systeemanalyse.

De cel, met al haar componenten, vormt de basis van leven. Het programma Bouwstenen van Leven heeft als doel om een fundamenteel begrip te krijgen van de moleculaire structuren, dynamiek en interacties die aan de basis liggen van de functies van cellen. Daarnaast beoogt het Bouwstenen van Leven-programma om deze kennis uiteindelijk toe te kunnen passen in bijvoorbeeld de ontwikkeling van medicijnen, meetapparatuur, voeding en gewassen. De binnen het Bouwstenen van Leven-programma beschikbaar gestelde financiering is bedoeld om multidisciplinaire samenwerkingen tussen academische onderzoekers en private bedrijven te versterken. Het Bouwstenen van Leven-programma verdiept het fundamentele begrip van de bouwstenen van het leven en bevordert daarnaast de maatschappelijke en economische implementatie van de nieuwe kennis. Het programma Bouwstenen van Leven is een cross-sectoraal initiatief vanuit de NWO-gebieden Aard en Levenswetenschappen, Chemische Wetenschappen, FOM/Natuurkunde en ZonMw en STW. Het programma is opgezet in samenwerking met de Topsectoren Agri&Food, Chemie, High Tech Systemen & Materialen, Life Sciences & Health, en Tuinbouw&Uitgangsmaterialen. Consortia van academische onderzoekers en bedrijven dienden een interdisciplinair onderzoeksplan in. De meerwaarde van het consortium boven reeds bestaande samenwerkingen was één van de vier beoordelingscriteria, naast wetenschappelijke kwaliteit, mate van passendheid binnen het programma en het potentieel voor maatschappelijke en economische implementatie. De private partners dragen 10% bij aan het projectbudget. In deze ronde ontving NWO in totaal 48 ontvankelijke aanvragen.

Toekenningen Bouwstenen van Leven

Versuikerde bouwstenen van cellen
Prof. dr. J.M.F.G. Aerts, Universiteit Leiden - Sanofi Genzyme
Glucosylceramide (GlcCer), een bestanddeel van alle cellen, bestaat uit glucose (een suiker) en ceramide (een vet). Erfelijk gebrekkige afbraak van GlcCer resulteert in de ziekte van Gaucher. Het leidt ook tot het ophopen van verschillende geglycosyleerde metabolieten die normaal niet of nauwelijks voorkomen. Recentelijk is gebleken dat er oorzakelijke verbanden bestaan tussen afwijkingen in GlcCer metabolisme en uiteenlopende ziektes als Parkinson (en andere vormen van dementia) en de ziekte van Kahler. Dit project streeft naar het verkrijgen van moleculair inzicht in GlcCer metabolisme in relatie tot bovengenoemde ziektes, met als doel het ontwikkelen van nieuwe diagnostica en het formuleren van nieuwe behandelingsmogelijkheden.

Nieuw zicht op cholera-infectie
Prof. dr. A. Briegel, Universiteit Leiden – FEI Company
De opkomst van antibioticumresistentie onderstreept de noodzaak van nieuwe behandelmethoden voor de levensbedreigende infectieziekte die wordt veroorzaakt door cholerabacteriën. Dit vereist een beter begrip van het samenspel tussen bacterie en gastheer tijdens alle stadia van het infectieproces. De zebravis is evenals de mens een natuurlijke gastheer voor cholerabacteriën en de kleine larven van dit modelorganisme zijn uitermate geschikt voor microscopisch onderzoek. Met een combinatie van de allernieuwste cryo-elektronenmicroscopische technieken en innovatieve chemische labelingsmethoden zal het voor het eerst mogelijk zijn om in ultra structureel detail te ontrafelen hoe de cholerabacteriën zich aanpassen om het darmkanaal van hun gastheer te kunnen koloniseren.

Interacties tussen darm microben en darmafweer in een humane darm op een chip
Dr. Ir. H. Bouwmeester, Wageningen Universiteit & Research – DSM Food Specialties, Galapagos, Metalmembranes, Micronit Microfluidics, RIKILT
Hoe kunnen we interacties bestuderen tussen stoffen, voedingsingrediënten, micro-organismen, darmcellen en het afweersysteem in de humane darm? Daarvoor zal een innovatieve darm-op-een-chip module ontwikkeld worden. In deze chip zal een dusdanige (biologische) complexiteit geïntegreerd worden die nodig is om de interactie tussen de verschillende componenten in de darm goed te kunnen bestuderen. Het is cruciaal om de micro-omgeving, zoals aanwezig in de humane darm, zo nauwkeurig mogelijk te simuleren in het laboratorium. Het geïntegreerde darm-op-een-chip systeem zal alle bouwstenen bevatten van een functionele darm en tevens een belangrijke bijdrage kunnen gaan leveren aan het verminderen van dierproeven.

Nieuwe gereedschappen voor het bestuderen en optimaliseren van gistcelfabrieken
Dr. P.A.S. Daran-Lapujade, Technische Universiteit Delft – DSM Food Specialties
Het gebruik van micro-organismen als ‘celfabrieken’ voor de productie van chemicaliën uit hernieuwbare grondstoffen is een belangrijke sleutel tot duurzame ontwikkeling. Deze processen vereisen microben met nieuwe eigenschappen. Hiervoor moet de erfelijke informatie van microben, die bestaat uit duizenden verschillende genen, tot in groot detail worden bestudeerd en aangepast. Tot nu toe verloopt het inbrengen van deze veranderingen stapsgewijs en, daardoor, langzaam. Het recent ontdekte bacteriële immuunsysteem CRISPR-Cas stelt onderzoekers in staat om de genomen (de ‘software’ van microbiële celfabrieken), veel sneller en preciezer te herprogrammeren dan eerder mogelijk was. Dit project heeft als doel om de slagkracht van CRISPR-afgeleide gereedschappen nog fors te verbeteren. Het belangrijkste doel hierbij is om razendsnel talloze nieuwe varianten van de stofwisseling van bakkersgist te kunnen genereren en bestuderen. Het project biedt daarmee unieke, nieuwe mogelijkheden voor fundamenteel onderzoek en industriële toepassing van gist en andere microben.

Bakstenen en specie; hoe archaea hun celmembranen bouwen
Prof. Dr. A. J. M. Driessen, Rijksuniversiteit Groningen - DSM Ahead Innovative Synthesis and Kinetic Evaluation Instruments B.V.
Archaea, micro-organismen, leven vaak onder extreme condities zoals temperaturen tot op wel 120 graden en een hoge zuurgraad. Hun celmembraan is opgebouwd uit complexe lipiden en bijzonder ondoordringbaar. Het is deels nog een raadsel hoe archaea die membraanlipiden maken. Dat zal in dit onderzoek worden opgehelderd door archaea te voeden met synthetische precursors van deze lipiden, voorzien van de stabiele isotoop 13C, en de producten te analyseren. Ook zullen de betrokken enzymen worden geïdentificeerd. De ontwikkelde kennis zal worden gebruikt voor de bestrijding van de tuberculosebacterie die zich op een vergelijkbare manier beschermd tegen ons immuunsysteem.

Geknipt voor de toekomst!
Prof. Dr. J.H. Gribnau, Erasmus MC - DDL
Om genexpressie goed te kunnen sturen wordt het DNA op specifieke plekken chemisch veranderd door middel van DNA methylering. Er zal een geheel nieuwe assay ontwikkeld worden om deze veranderingen efficiënt en goedkoop uit te lezen. Dit wordt gedaan met behulp van een enzym dat specifiek stukken DNA met een methylgroep uit het genoom knipt, waarna de positie van deze gemethyleerde stukjes DNA bepaald wordt door sequencing. Het uitlezen van deze veranderingen is belangrijk om de rol van DNA methylering in genregulatie in het algemeen en het ziekte verloop van darm- en baarmoederhalskanker beter te begrijpen en te voorspellen.

Bouwstenen, biomarkers en interventie mogelijkheden voor spierveroudering
Prof. dr. J.H.J. Hoeijmakers, Erasmus MC - Nestlé Institute of Health Sciences
Vitaal oud worden is belangrijk voor de persoon maar ook voor de maatschappij. Verminderde spierfunctie is een van de belangrijkste oorzaken van het verlies van zelfstandigheid bij ouderen. Met dit project willen de partners van het consortium onderzoeken welke bouwstenen van de spier zorgen voor de afname in functie met veroudering, hoe dit op jonge leeftijd nauwkeurig gemeten kan worden en tegengaan door middel van voeding.

Hoe maakt DNA schade een einde aan een tumor?
Prof. dr. R. Kanaar, Erasmus MC – Philips Electronics Nederland B.V.
Er is veel bekend over hoe moleculen in cellen, gekweekt in een bakje, DNA- schade opsporen en repareren. Dit komt onder meer doordat we levende cellen kunnen filmen en zien hoe met kleine lampjes uitgeruste eiwitten DNA repareren. Deze kennis geeft de mogelijkheid om kankerpatiënten te selecteren voor een op maat toegesneden therapie. Een tumorcel bevindt zich echter in een driedimensionale structuur, die veel gecompliceerder is dan een kweekbakje. Daarom gaan de onderzoekers levende dunne plakjes van een tumor kweken op een zogenaamde ‘chip’, waar de omgeving van een tumor in het lichaam beter kan worden nagebootst. DNA schade respons eiwitten in de tumor zullen worden voorzien van lampjes om zo te achterhalen hoe ze werken in cellen die nog onderdeel zijn van een tumor. De kennis die hieruit voortkomt, zal het mogelijk maken om precies de passende therapie te selecteren voor elke individuele patiënt voordat de behandeling begint.

Een driedimensionale BOS®-atlas voor tumoren
Prof. dr. J. Klumperman, Universiteit Utrecht - Genentech, Delmic
Kankercellen kunnen worden gedood door T-cellen van ons immuunsysteem, maar in sommige tumoren weten de kankercellen dit te omzeilen door de T-cellen letterlijk op afstand te houden. Hoe dit gebeurt en welke moleculen hierin een rol spelen is grotendeels onbekend. De onderzoekers zullen nieuwe microscopietechniek inzetten om een driedimensionale atlas van een kankercel en zijn directe omgeving te maken. Hierin is precies te zien hoe en op welke plekken de T-cellen worden tegengehouden en welke moleculen hiervoor verantwoordelijk zijn. Door deze moleculen vervolgens uit te schakelen, wordt het mogelijk om deze tumoren gevoelig te maken voor infiltratie door T-cellen en kanker immunotherapie.

Microalgen op maat voor duurzame olieproductie
Dr. Ir. P.P. Lamers, Wageningen Universiteit & Research - Biostream
In de huidige samenleving is er een toenemende vraag naar duurzaam geproduceerde oliën met hoge kwaliteit voor gebruik in voeding, brandstoffen en chemische toepassingen. Microalgen zijn eencellige microplanten die zulke oliën kunnen produceren door lichtenergie via fotosynthese om te zetten in energiereserves. Microalgen kunnen groeien in zout water en gebieden die niet voor landbouw geschikt zijn, en zijn daarom een goed alternatief voor minder duurzame (plantaardige) oliebronnen. Dit onderzoek richt zich op het verder verbeteren van microalgen voor verhoogde olieproductie en oliekwaliteit, en het identificeren van de genetische factoren die hiervoor van belang zijn.

Stress en hormonen induceren reageerbuisbaby’s in planten.
Dr. R. Offringa, Universiteit Leiden - KWS Saat, ENZA Zaden, Vilmorin & Cie, Iribov, Vegenov
Lichaamscellen van planten kunnen door een stress‐ of hormoonbehandeling aangezet worden om embryo’s te vormen. Deze zogenaamde in vitro embryogenese vormt een belangrijke methode binnen veredelingsbedrijven voor de genetisch stabiele (klonale) vermeerdering van planten. Door de overeenkomsten en verschillen van de stress‐ en hormoonbehandeling te onderzoeken, verwachten de onderzoekers robuuste protocollen te kunnen ontwikkelen waarmee hybride gewassen efficiënt klonaal vermeerderd kunnen worden.

Licht in de duisternis: de invloed van lichtkwaliteit op de ontwikkeling van planten wortels.
Prof. dr. R. Pierik, Universiteit Utrecht - Limagrain Nederland B.V. and Rijk Zwaan Breeding B.V.
Als planten in de schaduw van andere planten dreigen te komen voelen ze dit door een verandering in het lichtspectrum. Ze reageren hier op door snel in de hoogte te groeien om zo meer licht op te vangen, terwijl de groei van hun wortels juist afneemt. Beide veranderingen zorgen voor een afname van groei in de eetbare delen van planten. In dit project willen we onderzoeken welke signalen er van scheut naar wortel gaan en waar in de wortel welke processen worden beïnvloed. Omdat de verschillende wortelgroei processen ook elkaar beïnvloeden, combineren de onderzoekers experimenten met modellen om te ontwarren wat er precies gebeurt.

E pluribus unum: van enkele cellen tot mini-organen.
Prof. dr. ir. S.J. Tans, FOM Instituut AMOLF - Hubrecht Organoid Technology
Om een orgaan te vormen en in stand te houden moeten cellen samenwerken. De onderzoekers gebruiken ‘organoïden’, mini-organen die buiten het lichaam kunnen groeien, in combinatie met geavanceerde microscopie en kwantitatieve biofysische analysetechnieken, om te begrijpen hoe lokale interacties tussen cellen leiden tot orde en regulatie op het niveau van het hele orgaan. Door gezonde en zieke organoïden te vergelijken, kunnen de onderzoekers zien welke veranderingen in het gedrag van enkele cellen leiden tot ziekteverschijnselen op het niveau van het hele orgaan.

Grip op de stofwisseling van gist onder grillige condities
Prof. dr. B. Teusink, Vrije Universiteit Amsterdam - DSM Food Specialities B.V.
De stofwisseling van Bakkersgist is niet alleen essentieel voor brood en bier, maar staat centraal in industriële fermentaties voor het maken van biobrandstoffen en chemische bouwstoffen uit hernieuwbare grondstoffen. We weten welke reacties meedoen (de wegenkaart), maar we begrijpen nog niet hoe de activiteiten van die reacties (het verkeer) worden gereguleerd en kunnen worden beïnvloed (bijvoorbeeld door wegverbreding of stoplichten), vooral niet onder de grillige condities zoals die in de natuur en in grote fermentoren voorkomen. Om dit te kunnen begrijpen, maken de onderzoekers een computer model dat die chemische stromen kan simuleren. Dit is een fundamentele wetenschappelijke uitdaging met belangrijke praktische toepassingen.

Hoe de gaatjes in onze celkernen kunnen leiden tot neurodegeneratieve ziekten zoals ALS
Dr. L.M. Veenhoff, Universitair Medisch Centrum Groningen - Pivot Park Screening Centre
Sinds kort weten we dat er bij verschillende neurodegeneratieve ziekten, zoals ALS, problemen zijn met het transport van en naar de kern. Dat transport wordt verzorgd door het kernporiecomplex. De onderzoekers gaan onderzoeken hoe het kan dat kerntransport verandert in de aanwezigheid van de biologische stoffen die gemaakt worden in patiënten met ALS. De onderzoekers zoeken op vier manieren naar het antwoord: met kernporiecomplexen nagemaakt in het lab, in echte kernporiecomplexen in levende gistcellen, met behulp van computermodellen, en door te zoeken naar de chemische stoffen die het proces beïnvloeden, en daarmee inzicht geven in mogelijke medicatie. De kennis die de onderzoekers opdoen, en de stoffen die ze ontdekken kunnen op termijn gebruikt worden om de ziekten te helpen bestrijden.

Welke rol speelt de dynamiek en plasticiteit van het genoom in gezondheid of ziekte.
Dr. K.S. Wendt, Erasmus MC - Harbour Antibodies
De activiteit van onze genen wordt voornamelijk bepaald door niet‐coderende stukjes DNA tussen de genen. De 3D structuur van het genoom en de interacties in het genoom zijn hierbij bepalend voor gen activiteit. Ondanks de recente enorme vooruitgang is de 3D-dynamiek van het genoom, die kan verschillen van cel tot cel, nog vrij duister, omdat ons begrip voornamelijk is gebaseerd op statische waarnemingen. Een multidisciplinair team samen met een biotechnologie bedrijf hebben daarom een aantal ambitieuze doelen geformuleerd om de structuur en dynamiek van het genoom te ontrafelen in normale en abnormale (ziekte) cellen d.m.v. de ontwikkeling van geïntegreerde biochemische en geavanceerde microscopische technieken.

 


 

Bron: NWO

Kenmerken

Wetenschapsterrein

Chemische Wetenschappen Aard- en Levenswetenschappen

Programma

Bouwstenen van leven

Speerpunt

Bouwstenen van leven High Tech Systemen en Materialen (HTSM) Life Sciences Agri & Food Tuinbouw en uitgangsmaterialen Chemie