Zestien grensverleggende onderzoeksprojecten van start in tweede ronde NWO Open Competitie – XS

18 december 2019

Het Bestuur van het NWO-domein Exacte en Natuurwetenschappen heeft 16 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. De onderwerpen variëren van onderzoek naar creatieve sociale robots, of roofdieren ook het risico op tekenziektes kunnen verlagen tot het meten van nanoplastics in de oceaan.

Metabolic status of the metastatic niche
Dr. Ahmed Ali (UL)
Wanneer een migrerend kankerachtig zaad (gemetastaseerde niche) zaait in een nieuwe grond (weefsel), verspreidt de kanker zich, en wordt dit genoemd als metastase. Het aanvankelijke zaad, oftewel het gemetastaseerde niche is ontzettend klein en groeit alleen als alle voorwaarden voldaan zijn in de nieuwe omgeving. De gemetastaseerde niche heeft voedsel nodig en genereert energie voor groei. Er is weinig bekend met betrekking tot deze kritisch proces van een metabolisch oogpunt. Hier willen we nieuwe technologieën ontwikkelen en gebruiken om de metabolische status van een kleine metastaseerde niche te meten.

Heliorhodopsin as a novel protein-sensor for voltage imaging
Dr. ir. Daan Brinks (TUD)
Elektrische pulsen, die langs het celmembraan van neuronen reizen, dragen informatie in ons zenuwstelsel. Om te begrijpen hoe berekeningen in het brein invloed uitoefenen op wat we denken en doen, voelen en ervaren, is een manier nodig om die elektrische pulsen te visualiseren. In dit project testen we een pas ontdekt eiwit op voltagegevoeligheid, respons-snelheid en spectrale karakteristieken. We zullen onderzoeken of en hoe we dit eiwit moeten aanpassen om er een voltage-sensor van te maken die on brein-dynamica kan laten zien.

Can predators reduce tick-borne diseases?
Dr. Helen Esser (WUR )
Roofdieren zijn cruciaal voor intacte ecosystemen en het behoud van biodiversiteit. Recente studies suggereren dat roofdieren ook het risico op tekenziektes kunnen verlagen. De meeste tekenziektes worden veroorzaakt door ziekteverwekkers die in knaagdieren voorkomen. Knaagdieren zijn op hun beurt belangrijke prooidieren voor veel roofdieren. Door het doden van en schrik aanjagen bij knaagdieren, kunnen roofdieren mogelijk de dichtheid van geïnfecteerde teken verlagen. Echter, geen enkele studie heeft deze hypothese experimenteel getest, of de onderliggende mechanismes ontdekt. In deze studie test ik experimenteel of en hoe roofdieren de overdracht van tekenziektes kunnen beïnvloeden, waarbij ik zowel bestaande als nieuwe hypotheses toets.

Chemosynthesis as a significant secondary energetic path in coastal food webs
Dr. Jim de Fouw (RU)
Fotosynthese is het belangrijkste proces dat het leven op aarde van energie voorziet, en wordt in de meeste ecosystemen beschouwd als de vrijwel enige vorm van primaire productie. Echter, 3,8 miljard jaar geleden ontleende het vroege leven zijn energie voornamelijk aan chemosynthese, een proces dat nog steeds het leven in de diepzee en andere systemen zonder zonlicht aandrijft. In dit onderzoek willen we de hypothese testen dat chemosynthese, naast fotosynthese, een belangrijk maar onderschat tweede proces is dat ondiepe mariene voedselwebben van energie voorziet. We zullen dit potentieel paradigma-verschuivende idee wereldwijd testen in zes gematigde tot tropische zeegrasecosystemen.

Do cancer cells have a thermodynamic Achilles’ heel?
Prof. dr. Matthias Heinemann (RUG)
Tumorcellen hebben een schijnbaar inefficiënte stofwisseling waarbij ze veel bijproducten vormen. Onze hypothese is dat dit komt door een thermodynamische limiet, zoals onlangs ook in microörganismen is ontdekt. Met behulp van een computermodel zullen we onderzoeken of tumorcellen hetzelfde thermodynamische limiet hebben en of we hun in deze Achilleshiel kunnen raken.

A fantastic voyage, one molecular machine at a time
Dr. ir. Iddo Heller (VU)
Synthetische moleculaire machines en nanorobotica zijn niet langer sciencefiction: tegenwoordig kunnen we nanomachines en nanomotoren maken die worden aangedreven door licht (Nobelprijs 2016). Maar hoe kunnen we zulke onzichtbaar kleine machines nu echt begrijpen en optimaliseren? Dit project zal de werking van nanomachines in actie ontrafelen op dezelfde manier waarop we macroscopische machines bestuderen: door individuele motoren vast te pakken en de bewegingen in ultiem detail te filmen en kwantificeren! Als demonstratie van de veelbelovende mogelijkheden van deze nieuwe enkelmolecuul-aanpak zullen onderzoekers synthetische moleculaire machines toevoegen aan op-DNA-gebaseerde systemen om de eerste stappen richting nanorobotica en nanogeneeskunde toepassingen te zetten.

Creative social robots with evolutionary AI for dementia therapy
Dr. Anahita Jamshidnejad (TUD)
Wereldwijd lijden meer dan 50 miljoen mensen aan dementie, een hersenziekte die leidt tot geheugenverlies. Gezien de hoge kosten en complexiteit van gepersonaliseerde zorg voor dementiepatiënten, worden sociale zorgrobots steeds vaker gebruikt. Hoewel recent onderzoek aantoont dat creativiteit in therapeutische acties de symptomen van dementie aanzienlijk verbetert, vertrouwen bestaande technieken die sociale robots aansturen op vooraf gedefinieerde en aangeleerde taken en missen een voldoend hoog niveau van creativiteit. Het doel van dit project is om een nieuwe evolutionaire kunstmatige intelligentie benadering te ontwikkelen, die fuzzy logic en genetisch algoritme technieken combineert, om creatieve sociale robots te creëren die kunnen worden gebruikt in therapie voor dementiepatiënten.

Development of 3D in-vitro healthy and diseased neurocircuits
Dr. Nicholas Kurniawan (Tue)
Kenmerkend voor verschillende neurologische aandoeningen, waaronder Alzheimer, epilepsie en schizofrenie zijn de abnormale veranderingen in de functionele interconnectiviteit van de neuronale verbindingen in de hersenen. Deze veranderingen zijn moeilijk te bestuderen, omdat het meten en manipuleren van netwerk-interconnectiviteit in het brein met cellulaire resolutie een uitdaging blijft. Dit project wil een in-vitro model van gezonde en zieke hersenen ontwikkelen waarin direct netwerkactiviteit kan worden meten in 3D, gebruikmakend van een nieuwe methode om brein-organoïden te maken. Dit model zal naast mechanistische analyse van de complexe pathofysiologische eigenschappen van netwerkaandoeningen, het systematisch testen van nieuwe behandelmethodes mogelijk maken.

Optical control of cyclic nucleotide breakdown via light-sensitive molecular switches
Prof. dr. Rob Leurs (VU)
Licht-gevoelige, chemische schakelaars voor biologische processen behoren tot de nieuwste gereedschappen op het gebied van de Life Sciences en Human Health. Het jonge gebied van foto-farmacologie onderzoekt het gebruik van licht-gevoelige schakelaars om zeer lokaal en op gedefinieerde tijdsstippen biologische processen te beïnvloeden met licht, met als “holy grail” een uiterst lokale behandeling van patienten. In dit XS-project wordt gezocht naar licht-gevoelige schakelaars om fosofodiesterase enzymen te (de)activeren. Ultiem zal dit kunnen leiden tot een betere lokale behandeling van huidziekten, colonkanker en hartfalen.

Green Tactics for Robotics Software
Dr. Ivano Malavolta (VU)
Van autonome auto’s tot gezondheidszorg, robots zijn onderdeel van ons dagelijks leven. Energie is een kritische factor voor robotische systemen en in het bijzonder voor mobiele robots waar energie een eindige bron is (bijv. autonome beveiligingsrobots). Ondanks de vooruitgang in electronica en mechanica blijft software een barrière in robotica, omdat deze steeds groter, complexer en moeilijker te meten wordt. Dit project doorbreekt deze barrière door robotici de mogelijkheid te geven energie-efficiënte robotica software te ontwerpen met behulp van experimenteel gevalideerde groene tactieken. Deze tactieken zullen zichtbaar worden door miljoenen regels code van robotica software uit de echte wereld te minen.

Nanoplastics: hormone-mimicking and inflammatory responses?
Dr. Dusan Materic (RU)
Kunststof is een van de meest gebruikte materialen, met een jaarlijkse productie van 359 miljoen ton wereldwijd. Aangezien de meeste geproduceerde kunststoffen worden weggegooid, fragmenteren en vormen ze microplastics (stukken <5 mm). Verdere verwering van microplastics veroorzaakt de vorming van nanoplastics (deeltjes <1 μm). In tegenstelling tot microplastics kunnen nanoplastics biologische systemen binnendringen door de celmembraanbarrière te passeren en schadelijke effecten in de cellen veroorzaken. In dit project worden menselijke cellen (in vitro) gebruikt om te bestuderen hoe nanoplastics van verschillende typen en afbraakstadia de hormonale en ontstekingsreactie in menselijke cellen beïnvloeden.

How much nanoplastic is in the ocean?
Prof. dr. Helge Niemann (NIOZ)
Drijvend micro- en macroplastic maakt slecht één procent uit van al het plastic dat ooit in de oceaan is terecht gekomen. Waar is de rest? Een mogelijkheid is dat het plastic gefragmenteerd is tot nanoplastics kleiner dan een micrometer, maar dit plastic is moeilijk te detecteren. Met behulp van een innovatieve technologie zijn wij er ingeslaagd nanoplastics in kustwateren meten en wij veronderstellen dat een aanzienlijk deel van het ontbrekende plastic in de oceaan in de vorm van nanoplastics aanwezig is. We willen deze hypothese testen door nanoplastics te meten in oceaanwater en sedimenten van de Atlantische Oceaan en Noordzee.

Defining the regulatory circuit that drives early development of virus-transmitting mosquitoes
Prof. dr. ir. Ronald van Rij (RUMC)
Complexe organismen zijn opgebouwd uit een grote verscheidenheid aan celtypen, weefsels en organen, die allemaal hun oorsprong vinden in één enkele bevruchte cel. De eerste stappen in dit ontwikkelingsproces zijn vergelijkbaar tussen verschillende diersoorten, hoewel er op moleculair niveau grote verschillen bestaan. De vroege embryonale ontwikkeling van de mug Aedes aegypti is grotendeels onbekend, terwijl deze muggen een belangrijke rol spelen in het overdragen van epidemische virussen. De onderzoekers zullen in dit project genen ontrafelen die onmisbaar zijn voor de vroege ontwikkeling van deze muggensoort.

Microfluidics for Amyloidosis studies
Dr. Vittorio Saggiomo (WUR)
Amyloide plaques, verkeerd gevouwen eiwitten die samen binden en ophopen, zijn gelinkt aan meer dan 30, soms dodelijke, ziektes; van Alzheimer en Parkinson tot diabetes en reumatoïde artritis. Binnen dit project zullen wij microfluïdica ontwikkelen waarmee we de vorming en de afbraak van deze amyloide vezels kunnen bestuderen. De uitkomsten van dit project kan een bijdrage leveren aan het bestuderen van het voorkomen en hopelijk genezen van ziektes veroorzaakt door amyloide plaques.

Climate change mitigation through novel halo-autotrophic pathways: CLIMATIC
Dr. Irene Sanchez Andrea (WUR)
De gelijktijdige eliminatie van de twee belangrijkste broeikasgassen, CH4 en CO2, is tot nu toe niet voorgekomen in wetenschappelijk onderzoek. Wij hebben echter recentelijk een bacteriële stam geïsoleerd behorend tot het geslacht Halomonas (tot nu toe heterotroof geacht), die op CH4 groeit zonder dat CO2 vrijkomt. Deze halofiel produceert ectoïne, een waardevolle compatibele oplosstof. CLIMATIC beoogt de nieuwe metabole routes bloot te leggen waarmee CH4 en CO2 kunnen worden omgezet in verbindingen met hoge marktwaarde, zoals ectoïne (1.800 € kg-1). De ontdekking van deze nieuwe metabole route zal grote implicaties voor fundamentele maar ook voor industriële en toegepaste microbiologie hebben.

Novel peptide therapeutic to fight kidney stones
Dr. Jenny van der Wijst (RUMC)
Ongeveer 1 op de 10 mensen krijgt in zijn/haar leven te maken met nierstenen. Deze kunnen verwijderd worden, maar kans op herhaling is groot (>30%) wat leidt tot verhoogd risico op chronische nierziekte. Een betere preventieve behandelmethode is essentieel. Ons onderzoek focust op ontwikkeling van een nieuw geneesmiddel om niersteenvorming te voorkomen, geïnspireerd op calciumregulatie in ons lichaam. Calcium, afkomstig uit ons dieet en noodzakelijk voor o.a. onze botten, kan neerslaan in onze nieren. Een klein kristal wordt gevormd, welke gaandeweg kan uitgroeien tot niersteen. Door calcium lokaal te binden, middels een nieuw-te-ontwikkelen peptide-medicijn, kan dit groeiproces gestopt worden en nierstenen worden voorkomen.

Bron: NWO