Twintig vernieuwende onderzoeksprojecten van start via ENW-KLEIN

28 november 2019

Het Bestuur van het NWO-domein Exacte en Natuurwetenschappen heeft 20 aanvragen in de Open Competitie ENW-KLEIN gehonoreerd. De onderwerpen variëren van onderzoek naar nieuwe algoritmen voor het analyseren van de gigantische netwerken tot energie-efficiënte omzetting van stikstof. KLEIN-subsidies zijn bedoeld voor vernieuwend, fundamenteel onderzoek van hoge kwaliteit en/of wetenschappelijke urgentie.

Hoe is de verdeling over KLEIN-1, KLEIN-2, KLEIN-0?

In KLEIN-pakket 03 zijn in totaal 59 aanvragen behandeld, waarvan 27 KLEIN-1, 14 KLEIN-2, 1 KLEIN-0 en 17 KLEIN-1 aanvragen met voorkeursbehandeling. Het bestuur van ENW heeft besloten om de 15 hoogst geprioriteerde aanvragen te honoreren en additioneel 5 aanvragen te honoreren via voorkeursbehandeling. In totaal honoreert het bestuur 3 KLEIN-2 aanvragen en 17 KLEIN-1 aanvragen waarvan 7 met aangevraagde voorkeursbehandeling. Het bestuur stelde de voorkeursbehandeling in om het verwerven van middelen voor startende onderzoekers te vereenvoudigen.

EXAMINE – Evolutionary eXplainable Artificial Medical INtelligence Engine
Prof. dr. Peter Bosman & Dr. Tanja Alderliesten (CWI/UMC Uva)
Kunstmatige intelligentie transformeert de wereld. Veelgebruikte technieken, zoals deep learning, zijn weliswaar zeer krachtig, maar zijn niet goed uitlegbaar. Dit kan het gebruik van kunstmatige intelligentie voor medische toepassingen in de weg staan omdat artsen willen begrijpen waarom een bepaalde voorspelling gedaan wordt. Wij ontwikkelen daarom nieuwe vormen van kunstmatige intelligentie waarbij wel inzichtelijke modellen geleerd worden. Dit vereist nieuwe, krachtige en veelzijdige optimalisatie algoritmen. Wij ontwikkelen deze middels innovaties van vooraanstaande model-gebaseerde evolutionaire algoritmen. Het resulterende systeem, genaamd EXAMINE (Evolutionary eXplainable Artificial Medical INtelligence Engine), zullen we inzetten op een unieke recente klinische dataset van gynaecologische kankerpatiënten.

Insight into more efficient plasma conversion from vibrational energy diffusion modelling
Dr. Paola Diomede (DIFFER)
De rol van moleculaire vibratie bij de plasmaconversie van moleculen naar nuttige verbindingen is nog steeds onduidelijk. In dit project zal een nieuwe rekentechniek voor de beschrijving van moleculaire vibratie worden gebruikt in synergie met experimentele metingen. Dit levert fundamentele inzichten op in de regeling van reactiemechanismen, in het bijzonder voor energie-efficiënte plasmaconversie van stikstof.

The Dutch Wadden Sea as an event-driven system: long-term consequences for exchange (LOCO-EX)
Dr. Theo Gerkema & Dr. Matias Duran Matute (NIOZ/TUe)
Een langjarige modelberekening van de waterbewegingen in de Waddenzee, van 1980-2015, wordt in samenwerking met Duitse collega’s van IOW verricht om de uitwisseling tussen getij-bassins en tussen Wadden en Noordzee te kwantificeren onder een grote variëteit aan windforcering. Incidentele gebeurtenissen (bijvoorbeeld een storm) kunnen bepalend zijn de jaargemiddelde toestand van het systeem. Deze unieke langjarige berekening zal voor het eerst inzicht bieden in de lange termijn variabiliteit van het systeem, wat van essentieel belang is voor een begrip van de ecologie in dit gebied dat onder het werelderfgoed valt.

Self-tuned topological states in semiconductor quantum wells
Dr. Srijit Goswami (TUD)
Majorana's zijn exotische deeltjes die in de toekomst gebruikt kunnen worden om krachtige quantumcomputers te maken. Verschillende experimentele parameters moeten fijn afgestemd worden om Majorana's te creëren. Dit maakt het momenteel extreem uitdagend om ook maar een enkele Majorana te bestuderen. Dit project zal gebruik maken van grote tweedimensionale systemen om een nieuw soort Majorana's te ontwikkelen, die automatisch afgestemd zijn en ongevoelig zijn voor microscopische details uit de omgeving. Dit zal het mogelijk maken grote rijen van identieke Majorana's op een enkele chip te creëren, om experimenten te doen die de praktische haalbaarheid van quantumrekenen met Majorana's demonstreert.

Time-resolved dynamics of glutamate transporters
Dr. Albert Guskov (RUG)
In dit onderzoek zullen we een moleculaire film opnemen over veranderingen die plaatsvinden in een eiwit, wat essentieel is voor de normale functie van signaaloverdracht in onze zenuwen. Dit zal worden gedaan door combinatie van de geavanceerde tijdsafhankelijke kristallografie (die observaties van bewegingen voor enkele atomen mogelijk maakt) en recente vooruitgang in fotofarmacologie (die prototypen verschaft van toekomstige medicaties, die door licht kunnen worden geactiveerd). De verkregen film zal helpen om te begrijpen hoe deze eiwitten werken en zal ook helpen om dergelijke door licht activeerbare medicijnen te ontwikkelen.

Treewidth Parameterizations of Network Construction Problems in Phylogenetics
Dr. ir. Leo van Iersel (TUD)
Verwantschappen tussen soorten kunnen beschreven worden met een ingewikkeld netwerk. Maar kun je dit netwerk vinden met behulp van DNA data? Als het netwerk een boom is dan kunnen we dat. We gaan nu uitzoeken hoe we algemene netwerken kunnen reconstrueren door gebruik te maken van een onderliggende boomstructuur.

Parameterized Algorithms and Complexity for the Analysis of Networks (PACAN)
Dr. Erik Jan van Leeuwen (UU)
Netwerken vormen de basis van veel systemen om ons heen, zoals het internet, sociale netwerken of zelfs het brein. Analyses van deze netwerken geven zeer waardevolle inzichten, maar de sterk toenemende grootte van de netwerken maakt het steeds moeilijker deze analyses snel te berekenen. Daarom beoogt het onderzoek om nieuwe, geparameteriseerde algoritmen te ontdekken voor het analyseren van de gigantische netwerken die in de toekomst bestudeerd worden. Hiertoe worden nieuwe, effectievere modellen voor de structuur van netwerken ontwikkeld en toegepast. Zo ontstaat een algoritmisch fundament voor de netwerkwetenschappen, met toepassingen die zich tot vele gebieden buiten de informatica uitstrekken.

Plasticity of synapse nanostructure: dissecting the dynamic nanoscale organization of neuronal synapses
Dr. Harold MacGillavry (UU)
In onze hersenen vindt de signaaloverdracht tussen zenuwcellen plaats via gespecialiseerde contactplaatsen, synapsen. De structuur van synapsen is dynamisch en deze dynamiek is essentieel voor het functioneren van het brein. Verstoringen in de opbouw en dynamiek van synapsen ligt vaak ten grondslag aan neuronale aandoeningen. Synapsen zijn opgebouwd uit verschillende eiwitten die nauwkeurig gerangschikt zijn om signaaloverdracht snel en efficiënt te laten verlopen. Met geavanceerde microscopie technieken zullen we bestuderen hoe deze bouwstenen zijn gerangschikt en hoe ze worden herschikt als een synaps meer of minder actief is. Deze informatie zal inzicht geven in hoe zenuwcellen informatie doorgeven en opslaan.

En route to the molecular quantum world: state-to-state inelastic collisions in the Wigner regime
Prof. dr. Sebastiaan van de Meerakker (RU)
Bij extreem lage temperaturen gedraagt de natuur zich heel anders dan bij kamertemperatuur. De wetten van de quantummechanica gaan dan gelden, die zeggen dat materie zich gaat gedragen als golven in plaats van als deeltjes. De onderzoekers gaan methoden ontwikkelen waarmee moleculen bij extreem lage temperaturen van 1 mK met elkaar botsen. Dit leidt tot bizarre verschijnselen, die theoretisch wel voorspeld zijn, maar nog nooit experimenteel waargenomen. We gaan deze effecten zichtbaar maken met bijzondere laser detectie en imaging methoden.

Probing environments of black holes: constraining magnetic fields and energy dissipation in strong gravity via polarization
Dr. Monika Moscibrodzka (RU)
Ons onderzoeksproject richt zich op de aanpak van fundamentele openstaande kwesties binnen de natuurkunde van zwarte gaten. De simulaties zullen ons theoretisch inzicht verschaffen in de manier waarop zwarte gaten interactie vertonen met hun omgeving. Uiteindelijk willen we begrijpen welke rol deze zwarte gaten spelen in de evolutie van hun sterrenstelsels, en daarmee in de algemene evolutie van materie in het heelal.

Giving chirality a helping hand: non-equilibrium routes towards molecules of single handedness
Dr. Willem Noorduin (AMOLF)
Net als je handen, bestaan er moleculen die als spiegelbeeld niet hetzelfde zijn. Deze spiegelbeeld moleculen kunnen dramatisch verschillende werkingen hebben: terwijl de ene hand een effectief medicijn is, kan het spiegelbeeld zeer giftig zijn. Helaas is het vaak ontzettend lastig om alleen de gewenste hand te verkrijgen. We gaan daarom een nieuwe methode ontwikkelen om eenvoudig moleculen van de gewenste hand te maken.

Inflating autophagosomes with lipids
Prof. dr. Fulvio Reggiori (UMCG)
Autofagie is een degradatieproces waarmee de cel ongewenste en mogelijk toxische stoffen kan verwijderen. Met dit project willen we het functioneren van deze moleculaire schakelaar achterhalen om zo de kennis te verkrijgen om autofagie aan en uit te schakelen. Deze kennis is belangrijk om autofagie in te zetten ten behoeve van de menselijke gezondheid.

Designer enzymes with unnatural amino acids as catalytic residue for new-to-nature catalysis
Prof. dr. Gerard Roelfes (RUG)
Biokatalyse, de katalyse met behulp van enzymen, is een belangrijke component in de overgang naar een meer duurzame chemie. Enzymen zijn fantastische katalysatoren, maar hun chemisch repertoire is beperkt in vergelijking met het enorme aantal reacties dat de chemicus tot zijn beschikking heeft. In dit project gaan we nieuwe enzymen creëren voor reacties die nieuw voor de natuur zijn. Hiertoe gaan we een nieuw ontwerpconcept gebruiken waarin katalytische actieve niet-natuurlijke aminozuren worden ingebouwd in natuurlijke eiwitten, gebruikmakend van een techniek die het mogelijk maakt de genetische code uit te breiden. De ontworpen enzymen worden vervolgens geperfectioneerd door evolutie in het laboratorium.

Elemental Sulfur Disproportionation: pathways and application
Dr. IIrene Sánchez-Andrea (WUR)
We doen onderzoek naar microbiële zwaveldisproportionering, een proces dat veel voorkomt in de natuur. Dit proces is verantwoordelijk voor belangrijke fasen van de zwavelcyclus die we nu nog onvoldoende begrijpen. Bij een disproportioneringsreactie geven zwavelmoleculen elektronen af en nemen ze deze op, waardoor ze uiteenvallen in sulfaat en sulfide. Het onderzoek zal uitwijzen welke routes en enzymen een rol spelen bij de disproportioneringsreactie; daarover is tot nog toe weinig bekend. Zwaveldisproportionering kan worden toegepast voor bioremediatie van water dat is verontreinigd met metalen; het sulfide reageert met de metalen en verwijdert deze uit het water.

Linking species diversity to microbial ecosystem functionality
Dr. Sijmen Schoustra (WUR)
Ecosystemen bestaan uit een combinatie van meerdere soorten die samen een bepaalde functionaliteit en stabiliteit hebben. Theorie voorspelt dat bepaalde mechanismen hiervoor zorgen, maar deze zijn nooit uitgebreid experimenteel onderzocht. Wij maken gebruik van een ecosysteem van microben aanwezig in een traditioneel gefermenteerd Zambiaans zuivelproduct dat complex genoeg is om dit te doen. Met moderne moleculaire analysetechnieken onderzoeken we de bestaande theorie over de stabiliteit van ecosystemen.

The mechanism of USP1 activation
Prof. dr. Titia Sixma (NKI)
De regulatie van signalering door eiwitmodificatie met ubiquitine hangt af van het target-eiwit waar het aan vastzit. Hier gebruiken we kwantitatieve en structuurbiologische methodes om te begrijpen het target-eiwit PCNA de activiteit van USP1 na DNA schade bepaalt.

Role of Semaphorin3A in perineuronal net-mediated learning and memory
Prof. dr. Joost Verhaagen & Prof. dr. C.I. (Chris) De Zeeuw (NIN/NIN)
Waarom zijn jonge hersenen zeer goed in staat nieuwe dingen te leren en te herstellen na hersenschade terwijl in ouder wordende hersenen deze vermogens sterk afnemen? Wij testen hier de hypothese dat perineuronale netten (PNN) de plasticiteit van de hersenen inperken en richten ons daarbij op een unieke component van de PNN, het axon guidance-eiwit Semaforine3A. Wij verwachten dat de opgedane kennis gebruikt kan worden om het leer- en herstelvermogen van de hersenen te verbeteren.

Solving unsolvable problems
Dr. Marcel Vonk (UvA)
De wiskundige vraagstukken die natuurkundigen tegenkomen, zijn zelden exact oplosbaar. Vaak worden daarom numerieke benaderingen gebruikt, maar die leiden niet altijd tot inzicht in de gevonden oplossing. Een nieuwe wiskundige techniek, resurgence, geeft een beter handvat om dergelijke problemen op te lossen zónder dat daarbij inhoudelijke informatie verloren gaat. In dit project zal deze techniek zelf verder ontwikkeld worden, en zal die worden toegepast op vraagstukken rond het ontstaan van het heelal.

How do dendrites coordinate adjacent excitatory and inhibitory inputs?
Dr. Corette Wierenga (UU)
Om informatie op een goede manier te verwerken ontvangen hersencellen zowel stimulerende als remmende signalen. We hebben onlangs ontdekt dat hersencellen de hoeveelheid stimulerende en remmende signalen heel precies op elkaar kunnen afstemmen door lokale afgifte van signaalstoffen. In dit onderzoek wordt bepaald hoe hersencellen verschillende signalen combineren om dit terugkoppelingssysteem te activeren en welke moleculaire processen daaraan ten grondslag liggen. Kennis van deze mechanismen leert ons hoe onze hersenen kunnen leren van eerdere ervaringen en hoe het aanpassingsvermogen van het brein in hersenziektes hersteld kan worden.

Ion-Transport Phenomena in Structured Colloidal Networks
Dr. Jeffery Wood (UT)
Dit onderzoek richt zich op het elektrisch gedrag van ion-selectieve colloïdale netwerken. De onderzoekers gebruiken elektrische, concentratie- en stromingsmetingen om ion-transport in 3D colloïdale kristalnetwerken te begrijpen en te onderzoeken. Door de ladingsdichtheid van hun materialen op een nanoschaal te controleren, kunnen we de beperkingen van bestaande ion-transport processen zelfs overkomen. Dit werk kan nieuwe, verbeterde methoden voor stroomopwekking en ontzouting van zeewater bieden.

Over Open Competitie ENW-KLEIN

KLEIN-subsidies zijn bedoeld voor het uitvoeren van nieuwsgierigheidsgedreven, ongebonden fundamenteel onderzoek van hoge kwaliteit en/of wetenschappelijke urgentie. De KLEIN-subsidie biedt onderzoekers de mogelijkheid om creatieve, risicovolle ideeën uit te werken en wetenschappelijke vernieuwingen tot stand te brengen die de basis kunnen vormen voor de onderzoeksthema's van de toekomst. Er zijn drie categorieën KLEIN-subsidies: KLEIN-1 (1 wetenschappelijke positie), KLEIN-2 (2 wetenschappelijke posities in samenwerking) en KLEIN-0 (investeringen) die in onderlinge competitie beoordeeld worden. Om het verwerven van middelen voor startende onderzoekers (nieuwe vaste-stafleden en tenure trackers) te vereenvoudigen, kunnen zij eenmalig aanspraak maken op een voorkeursbehandeling. Dit geldt alleen voor KLEIN-1 aanvragen.
U kunt doorlopend aanvragen indienen binnen de NWO Open Competitie ENW - KLEIN.

Contact

Voor meer informatie over de NWO Open Competitie ENW - KLEIN kunt u contact opnemen met Margot Snel, enw-klein@nwo.nl, 070 344 07 58.

Bron: NWO