Toekenningen eerste ronde NWO Open Competitie – XS

11 november 2019

Het Bestuur van het NWO-domein Exacte en Natuurwetenschappen heeft 17 aanvragen in de Open Competitie ENW – XS definitief gehonoreerd. De maximale financiering is 50.000 euro per project. Het gaat bij ENW – XS uitdrukkelijk om nieuwsgierigheidsgedreven, avontuurlijk onderzoek en het snel kunnen exploreren van een veelbelovend idee. Als pilot zijn aanvragers ook beoordelaars in het beoordelingsproces van ENW – XS.

Toegekende aanvragen

Time for killing: do malaria parasites have a (circadian) clock?  
Dr. R.C. Bartfai, Radboud Universiteit
Malaria parasieten hebben een complexe levenscyclus waarvoor twee gastheren nodig zijn: een mens en een mug. Verscheidene studies suggereren dat de parasiet zijn ontwikkeling synchroniseert met het dagelijkse ritme van zijn gastheer. Echter, bewijs voor een moleculair klokmechanisme in de parasiet ontbreekt. Dit project gaat daar op in door oscillerende, moleculaire patronen te detecteren. Vervolgens willen we het effect van een ‘jetlag’ testen op de besmettelijkheid van de parasiet. Deze inzichten hebben de potentie om ons begrip over de malaria parasiet fundamenteel te wijzigen en kunnen worden gebruikt om preventieve maatregelen tegen deze ziekte slim in te zetten.
 

Understanding the Basic Mechanisms of the Social Brain. An Electrophysiological Study of Social Interactions in the Ferret
Dr. C.A. Bosman Vittini, Universiteit van Amsterdam
Sociale interacties doordringen alle aspecten van het leven. Wanneer twee mensen op elkaar inwerken, worden activeringen in hun hersenen gesynchroniseerd. De mechanismen van synchronisatie tussen de hersenen zijn echter niet bekend. Het doel van deze studie is om deze mechanismen op neuraal niveau te onthullen en te begrijpen hoe de synchronisatie tussen hersenen corticale activiteit tijdens sociaal gedrag moduleert. Ik zal simultaan elektrofysiologische opnames bij interacterende dieren implementeren in een nieuw diermodel van sociale interacties. Dit project zal helpen de hersenmechanismen die sociaal gedrag beheersen te begrijpen.

Efficient and flexible platform to isolate and study bacteriophages
Prof. dr. A. Briegel, Universiteit Leiden
Virussen die bacteriën infecteren (bacteriofagen) zijn een veelbelovend middel in de bestrijding van antibioticaresistente bacteriële infecties. Bacteriofagen zijn succesvol toegepast in het verleden en hebben levens gered. Het isoleren, identificeren en karakteriseren van bacteriofagen evenals het creëren van een geschikte bacteriofaag samenstelling is echter zeer tijdrovend. Het doel van dit project is om de efficiëntie van dit proces te verbeteren door een ‘microfluidic’ platform te ontwikkelen waarmee de eigenschappen en werking van bacteriofaag monsters in parallel getest worden. Dit platform zal laag in kosten zijn, door het gebruik van minimale hoeveelheden monster en apparatuur die alom beschikbaar is in laboratoria.

IDEAL –viral-mediated advanced algal production platforms
Dr. S. D'Adamo, Wageningen University & Research Om de verspreiding van toekomstige epidemieën bij mens en dier te stoppen en te voldoen aan de toenemende wereldwijde vraag naar therapeutische eiwitten en vaccins, zijn nieuwe veilige, flexibele, snelle en goedkope productietechnologieën vereist. IDEAL wil onderzoeken of het mogelijk is algen in combinatie met een virus dat specifiek deze algen infecteert te gebruiken voor de productie van vaccins- en therapeutische eiwitten. Indien succesvol, zal dit een doorbraak zijn voor de productie van vaccins en deze medicijnen, waarbij het enorme potentieel van microalgen als productieplatforms op zonne-energie benut wordt. Dit systeem is inherent veilig en ook goedkoper dan huidige productiesystemen en biedt een duurzamere en veiligere oplossing voor de gezondheid van mens en dier.

Remotely sensed plant resilience
Dr. I.C. Dedoussi, TU Delft
De manier waarop planten reageren op klimaatsveranderingen (bijv. temperatuur) wordt niet goed begrepen en de huidige experimenten om dit aan te pakken zijn duur en beperkt in omvang. We stellen voor deze situatie aan te vechten door atmosferische wetenschap, plantenwetenschappen en machine learning synergetisch samen te voegen tot het eerste klimaatbestendigheidsmodel voor verschillende gewastypes. We zullen long term vegetatie en meteorologische informatie gebruiken van satellieten, datasets in combinatie met data van supercomputers. Resultaten hiervan zullen ongekende data opleveren van specifieke gewas reacties op klimaatsveranderingen, waardoor er een nieuwe weg wordt ingeslagen voor een beter wetenschappelijk begrip van aanpassingen door planten op het veranderende klimaat.

Enlightening the blind spot: how do plants see green?
Dr. C.M.M. Gommers, Wageningen University & Research
Planten onderscheiden de verschillende kleuren licht aan de hand van licht receptoren. Dit helpt ze om hun bladeren altijd in de beste licht-vangende positie te houden, ook wanneer buurplanten om dezelfde zonnestralen vechten. Groen licht wordt gereflecteerd door omringende bladeren en stimuleert een ‘schaduw ontwijkende’ groeirespons. We weten inmiddels tot in detail hoe blauw, rood, ver-rood en ultraviolet licht worden waargenomen, maar hoe planten groen licht kunnen zien blijft een blinde vlek in de plantenwetenschappen. Mijn doel is om de groen licht-receptor te ontdekken.

Photovoltaic engines
Dr. E.L. von Hauff, VU Amsterdam
Hoe werken zonnecellen? Ondanks de vele ontwikkelingen in de afgelopen jaren, binnen het onderzoeksveld van zonne-energie, zijn sommige onderzoekers het nog niet eens over de fundamentele werking van fotovoltaïsche-energie omzetting. Nieuwe theoretische inzichten uit andere onderzoeksvelden suggereren dat zonnecellen gezien moeten worden als dynamische motoren, met “zuiger” of “rachet” die de fotostroom leveren. In XS wil ik de dynamische signatuur aantonen met behulp van geavanceerde "Scanning-probe" metingen op model-zonnecellen. Mijn langetermijnvisie is dat deze inzichten gebruikt kunnen worden bij het ontwerpen van nieuwe efficiënte zonnecellen.

Plastic in the air?
Dr. R.H. Holzinger, Universiteit Utrecht
Onlangs hebben wetenschappers sporen van plastic deeltjes in sneeuw op afgelegen plekken in het poolgebied gevonden. Hoe zijn deze deeltjes daar gekomen? Onze hypothese is dat plastic nanodeeltjes in de lucht zweven en net als fijnstof neerslaan op de sneeuw. We zullen zeer sensitieve apparatuur gebruiken om nanodeeltjes plastic in luchtmonsters te meten. Als onze hypothese bevestigd wordt, betekent dit, dat mensen waarschijnlijk nanodeeltjes plastic inademen met onbekende risico’s voor de gezondheid.

Development of vascularised human kidney tissue in an animal free model
M.J. Hoogduijn, Erasmus University Rotterdam
10% van de wereldbevolking leidt aan nierziekte en behandelopties zijn beperkt. Nieuwe technieken maken het mogelijk om stukjes nierweefsel te genereren van stamcellen, zogenoemde nier organoiden, welke veelbelovend zijn voor het testen van medicijnen, als ziekte model of voor nier herstel. De huidige generatie nier organoiden zijn echter gelimiteerd in grootte, ontwikkelingsstadium en levensduur omdat er geen bloedtoevoer naar de organoiden is. Ons doel is het langdurig kweken van beter ontwikkelde nier organoiden dmv. een organ-on-chip platform ontwikkeld door BI/OND dat het mogelijk maakt om zuurstof en nutriëntrijke vloeistof door organoiden te laten stromen zonder gebruik te maken van proefdieren.

Light-activatable molecular machines
Dr. ir. J.H.G. Lebbink, Erasmus University Rotterdam
In dit project ontwikkelen wetenschappers een nieuwe biochemische gereedschapskist waarmee heel specifiek de functie van eiwitten gecontroleerd kan worden. De wetenschappers gaan dit bereiken door een eiwitmachinerie te evolueren waarmee licht-activeerbare bouwstenen in elk eiwit van interesse ingebouwd kunnen worden. Dit onderzoek opent nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van biologische processen.

Motifs in three-dimensional tomographic imaging
Dr. T. van Leeuwen, Universiteit Utrecht
Tomografische beeldvorming wordt in veel wetenschappen gebruikt; van het bestuderen van de sterren tot aan biologische cellen of nano-kristallen. In de meeste toepassingen zijn wetenschappers geïnteresseerd in de onderliggende structuren en hun samenhang. In dit project ontwikkelen we nieuwe beeldreconstructiemethoden die deze structuren en hun samenhang direct in kaart kunnen brengen. Indien succesvol, zal dit leiden tot een drastische verbetering van beeldkwaliteit. De resultaten zijn direct toepasbaar binnen andere wetenschappen en kunnen daar tot nieuwe inzichten leiden.

Direct observation of rarefaction shock waves in organic fluids
Dr. B.H. Mercier, TU Delft
Het doel van het project is om een doorbraak te bewerkstelligen in de kennis van de complexe stromingen in de volgende generatie van Organische RankineCyclus turbines. ORC systemen zijn een effectieve manier voor energie-terugwinning, maar de huidige techniek biedt nog veel ruimte voor verbetering. Een drastische verbetering van de turbine-efficiëntie zal ORC systemen economisch meer aantrekkelijk maken. Een fenomeen dat optreedt bij niet-klassieke gassen, genaamd verdunnings-schokgolven, speelt mogelijk een belangrijke rol. Dit is tot nu toe echter nog niet met zekerheid experimenteel vast gesteld. In dit project zal een nieuwe experimentele methode worden ontwikkeld om verdunnings-schokgolven beter te kunnen bestuderen.

Quantum leaps in universal quantum computer simulation
Prof. dr. M. Möller, TU Delft
Kwantumcomputing is een ontwrichtende technologie die de manier waarop we berekeningen uitvoeren zal veranderen in de komende decennia. Omdat echte kwantumcomputers nog altijd zeldzaam zijn, worden simulators gebruikt om nieuwe kwantumalgoritmes te ontwikkelen, maar hun mogelijkheden zijn gelimiteerd doordat ze buitensporig veel computergeheugen gebruiken en lang rekenen. Dit project zal een nieuw paradigma verkennen voor de efficiënte simulatie van kwantumalgoritmes. Speciale getalsystemen zullen worden ontwikkeld, toegespitst op de behoeften van circuit-gebaseerde simulatoren om de geheugenconsumptie te reduceren en de volledige kracht van moderne computers te gebruiken. De toepasbaarheid zal gedemonstreerd worden door het implementeren van een proof-of-concept open-source simulatie framework.

Controlling flow-driven vascular network organization: switching from internal flows to external flows
N. Salehi Nik, Universiteit Twente
Het toevoegen van een bloedvatnetwerk aan gekweekte weefsels is een belangrijke stap voor klinische toepassing. Een fysiologische organisatie van deze netwerken is belangrijk voor het functioneren van de bloedvaten. Dit voorstel veronderstelt dat vloeistofstroming aan de buitentkant van bloedvaten de organisatie kan controleren. Om dit te testen, zal een kunstmatige eierschaal gecombineerd worden met een membraan waarmee gerichte vloeistofstromingen kunnen worden aangebracht. Dit systeem zal gebruikt worden om te bestuderen hoe externe vloeistofstromen de organisatie van bloedvaten beïnvloeden. Als de hypothese klopt, zullen de resultaten van dit project een extra methode aanleveren om bloedvatorganisatie in gekweekte weefsels te kunnen sturen.

Frequency-Domain Dedispersion
Dr. J.W. Romein, ASTRON
Het zoeken naar pulsars en snelle radio flitsen in radio-astronomische waarnemingen vereist enorm veel rekenkracht, doordat het traditionele algoritme op inefficiënte wijze een grote parameter-ruimte afzoekt. In dit project willen we een nieuw idee uitproberen, door in het frequentie-domein i.p.v. het tijds-domein te zoeken. Deze methode lijkt uitstekend uitvoerbaar op nieuwe tensor core technologie van grafische processoren (GPU's). Met deze technologie kan de nieuwste generatie GPU's matrix vermenigvuldigingen 8–16 keer sneller uitvoeren dan voorheen. Als deze hardware/software co-design methode goed werkt, kan veel meer data worden verwerkt, en kunnen navenant meer bronnen worden gedetecteerd.

How do proteins fold in a cellular environment after all?
V. Sheikhhassani, Universiteit Leiden
Eiwitten zijn lineaire moleculaire ketens die moeten worden gevouwen tot specifieke vormen om te kunnen functioneren. Het meten van de vouwing van een eiwit is een taak waarbij intermediaire nucleotiden worden gebruikt. Optische pincetten, een techniek die onlangs is erkend door een Nobelprijs voor de natuurkunde, hebben een revolutie teweeggebracht door real-time monitoring van de vouwprocessen mogelijk te maken. De fysicagemeenschap heeft zich nu echter gericht op studeren van eiwitten in een kunstmatige buffer. Ondanks de ontwikkeling van interessante fysica blijft het vouwproces van eiwitten in de cellulaire omgeving een mysterie!

Using microfluidic droplets to study predictability of evolution
Dr. J.A.G.M. de Visser, Wageningen University & Research
De laatste decennia heeft het voorspellend vermogen van evolutie wetenschappers enorm gefascineerd. Echter is het nog niet duidelijk waar de grenzen van deze evolutionaire voorspelbaarheid liggen. In dit project gaan we met behulp van millifluidics, een technologie die toelaat bacteriën op te groeien in vele kleine druppeltjes, deze grenzen beter verkennen. Dit doen we door de rol van populatiegrootte te bestuderen tijdens de evolutie van antibiotica resistentie van hele kleine bacteriële populaties van variabele omvang. Op deze manier willen we tevens aantonen dat millifluidics systemen kunnen gebruikt worden als ‘evolutiemachines’.

Bron: NWO