Vierentwintig grensverleggende onderzoeksprojecten van start in vierde pakket NWO Open Competitie – XS

20 augustus 2020

Het Bestuur van het NWO-domein Exacte en Natuurwetenschappen heeft 24 aanvragen in de Open Competitie ENW – XS definitief gehonoreerd. Per project kon maximaal 50.000 euro aangevraagd worden. Voor dit pakket heeft NWO 284 indieningen ontvangen. Het budget voor dit pakket is eenmalig opgehoogd naar € 1.200.000.

Het ENW-XS programma kent in 2019-2020 een pilot ronde, met in totaal 5 deadlines.  Op 1 september 2020 is de deadline van het vijfde en laatste pakket van deze pilot ronde. Voor dit pakket is € 800.000 beschikbaar, waarmee 16 aanvragen gehonoreerd kunnen worden. Een nieuwe call voor de NWO OC ENW-XS ronde 2020-2021 is in voorbereiding. Naar verwachting wordt de nieuwe call in het najaar 2020 opengesteld.

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.

Hieronder vindt u het complete overzicht van de gehonoreerde projecten, in alfabetische volgorde:

Dengue virus disease on a chip for novel biomarker discovery and drug screening
Dr. Y. Abouleila, UL
In de tropen raken jaarlijks 50 miljoen mensen besmet met het dodelijke Dengue-virus. 500.000 van hen ontwikkelen hemorragisch shocksyndroom, een vaak dodelijke aandoening zonder genezing. Met de klimaatverandering wordt deze ziekte een groot wereldwijd probleem. We missen diermodellen voor deze ziekte en daarom is er nog geen behandeling ontwikkeld. In dit project willen we het eerste orgaan-op-chipmodel voor dengue-koorts en het bijbehorende hemorragische shocksyndroom ontwikkelen, dat als platform zal dienen voor het ontdekken van nieuwe biomarkers en meer gerichte behandelingen.

Is ordering the key to efficient electrocatalysis?
Dr. E. Alarcón Lladó, AMOLF
De energietransitie naar duurzame energiebronnen is onze belangrijkste technologische en maatschappelijke uitdaging. Elektrolysers zetten met groene energie water en CO2 om naar brandstoffen. Voor schaalbare elektrolyse zijn vrijelijk aanwezige materialen nodig die goed functioneren als elektro-katalysatoren. Momenteel zijn alleen zeldzame metalen efficiënt, maar we weten niet hoe/waarom. De sleutel tot efficiëntie kan herschikking van watermoleculen aan het katalysator/vloeistof oppervlak zijn. In dit project zal ik demonstreren dat in-situ scanning probes de lokale ordening van water bij elektro-katalysatoren kunnen onderzoeken. Wanneer dit lukt zal deze XS leiden tot een groter onderzoeksprogramma naar het ontwerpen van nieuwe, efficiënte elektrolysers met niet-zeldzame materialen.

DESAlgae –Capturing and re-using CO2 using deep eutectic solvents and microalgae
Dr. M.F. Batista de Sá, WUR
Microalgen zijn fotosynthetische micro-organismen die van nature zijn aangepast om CO2 uit de atmosfeer op te vangen vanwege de aanwezigheid van een specifiek enzym, koolzuuranhydrase (CA). We streven ernaar om dit enzym te extraheren uit microalgen biomassa, met een low-cost groen oplosmiddel genaamd deep eutectic solvent (DES). Deze combinatie (DES+CA) wanneer deze in een gasmembraancontactor wordt geplaatst, zal CO2 uit rookgas opvangen en tegelijkertijd zuiveren. Deze zuivere CO2-stroom wordt later gebruikt om microalgen biomassa te produceren. Dit resulteert in een gesloten kringloop, waarbij CO2 wordt vastgezet om meer CO2-fixatie te genereren, en bioraffinage van hoogwaardige verbindingen voor een groeiende markt.

Controlling the “adrenaline rush” with light
Dr. R. Bosma, VU Amsterdam
Foto-farmacologie onderzoekt het gebruik van lichtgevoelige chemische schakelaars om niet-invasief, zeer lokaal biologische processen te beïnvloeden met licht. Ultiem kan dit leiden tot effectieve lokale behandeling van ziekten en daardoor het verminderen van bijwerkingen van geneesmiddelen. In dit XS-project wordt gezocht naar lichtgevoelige chemische schakelaars om beta-adrenerge receptoren te blokkeren en daarmee b.v. de hartfunctie te beïnvloeden met licht.

A new approach to the sustainable manufacturing of valuable chemicals
Dr. R. Cioc, UU
Biomassa heeft enorme potentie als koolstofbron voor de duurzame productie van chemicaliën. Huidige biomassaverwerkingsprocessen zijn echter vaak omslachtig en inefficiënt, omdat zij eerst deze zuurstofrijke uitgangsstof omzetten tot zuurstofarme intermediairen, en vervolgens weer tot zuurstofrijke eindproducten. In dit project ontwikkelen we een nieuwe strategie die deze chemische omweg vermijdt en de bioderivaten direct omzet in waardevolle eindproducten, zoals kunststofmonomeren. Met dit project kan zo een grote stap gemaakt in de ontwikkeling van meer circulaire, milieuvriendelijke productieprocessen.

Targeted biomolecule production for therapeutic use
Dr. G. Forn Cuni, UL
Gerichte medicatie is een grote uitdaging voor de farmaceutische industrie: hoe leiden we een medicijn naar zijn doelwit en minimaliseren we secundaire effecten? Onze innovatieve oplossing is niet om medicijnen gericht af te leveren, maar om ze specifiek te produceren op de plek van bestemming. Om dit te doen zullen we een kunstmatig systeem maken op basis van ongevaarlijke schimmelsporen als een middel om biomoleculen direct op de beoogde bestemming te produceren via nauwkeurige genetische regulatie. Als proof-of-concept zullen we dit systeem toepassen om tuberculose te behandelen in een diermodel door antibiotica direct op de plaats van infectie te produceren.

The best of both worlds: blending microporosity and ion-selectivity for next-generation membranes for all-organic redox flow batteries
Dr. ir. A.F.C. Forner Cuenca, TU/e
Het verduurzamen van het energiesysteem is één van de grootste uitdagingen van onze generatie. Duurzame energietechnieken, zoals wind- en zonne-energie, maken in toenemende mate deel uit van ons elektriciteitsnet. Dé uitdaging van deze bronnen zijn hun intrinsieke discontinuïteit en onvoorspelbaarheid. Om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen, is er vraag naar grootschalige en voordelige energieopslag. Redox batterijen zijn veelbelovend, maar radicale innovaties op het gebied van materiaalkunde zijn noodzakelijk om hun efficiëntie en levensduur te bevorderen. In dit project zullen de onderzoekers nieuwe polymere membranen ontwikkelen, waarin kleine poriegrootte gecombineerd wordt met ion-selectiviteit voor de volgende generatie opslagmethodes.

Beyond low-hanging fruit: using CRISPR-Cas9 to produce the next generation of antibiotics
Dr. L. Garcia Morales, WUR
De opkomst van antibiotica-resistente pathogenen vereist continu onderzoek naar de ontdekking van nieuwe antibiotica. De meeste van de bekende antibiotica zijn natuurlijke producten die vaak geproduceerd worden in bodembacteriën, schimmels en planten. Deze producten hebben veel interessante functies, waaronder antimicrobiële werking. De ontdekking en modificatie van deze componenten is vaak zeer ingewikkeld vanwege de complicaties tijdens het cultiveren en modificeren van de van nature producerende organismen. Hier stellen wij een gestandaardiseerde workflow voor met behulp van een bacterie genaamd Pseudomonas putida. Dit is een nieuw laboratorium bacterie, waarvan de kenmerken optimaal zijn voor productontdekking en voor industriële productie.

The missing piece to produce CO as CO2 neutral fuel: the electrified separation of CO
Dr. X.Z. Ma, TUD
CO2-uitstoot heeft ernstige gevolgen voor het milieu. Deze crisis kan opgelost worden door omzetten van CO2 met hernieuwbare elektriciteit in brandstoffen zoals CO. Maar het percentage omgezette CO2 is te laag. Hoge conversies kunnen worden bereikt door CO continu te verwijderden uit het reactiemedium: CO-productie blijft dan doorgaan. Het scheiden van lage concentratie producten is echter energie-intensief. Ik stel een nieuw “geëlektrificeerd” scheidingsproces voor: verwijderen van CO door binding aan een materiaal met hoge affiniteit, gevolgd door elektrisch wijzigen van het materiaal naar lage affiniteit waardoor CO vrijkomt voor verder gebruik. Dit geëlektrificeerd scheidingsproces zal de CO2-neutrale brandstofproductie mogelijk maken.

A voltage keeper for cryo-EM
Dr. D.H.M. Meijer, TUD
Elke zenuwcel in de hersenen maakt contact met meer dan duizend andere zenuwcellen. De neuronale contactpunten, genaamd synapsen, worden in stand gehouden door talloze moleculaire bouwstenen. Door al deze zenuwcellen lopen elektrische stroompjes die samen een groot netwerk vormen. De onderzoekers gaan een nieuw assay ontwikkelen om het effect van neuronale elektriciteit op moleculaire verbindingen te bestuderen. Zij combineren hiervoor technieken uit de synthetische nanobiologie en de structuurbiologie. Dit assay zal gebruikt worden om nieuwe medicijnen te ontwikkelen voor verschillende hersenziektes waarvoor nu nog geen of nauwelijks behandelingen voorhanden zijn.

Learning from an immortal animal how to improve protein homeostasis and slow down ageing
Dr. S.M. Mouton, UMCG
Sommige dieren kunnen veroudering volledig vermijden. We zullen een van deze dieren, de platworm Schmidtea mediterranea, gebruiken om te bestuderen welke genen vereist zijn om proteostase te onderhouden. Efficiënte proteostase verzekert de functionaliteit van eiwitten. Het falen van proteostase is een belangrijke oorzaak van veroudering en ziektes als Alzheimer en Parkinson. De genen geïdentificeerd in S.mediterranea zullen tot expressie gebracht worden in gist om te bestuderen of ze de proteostase efficiëntie van andere organismen kunnen verbeteren en de gezonde levensduur verlengen. Voor de drie beste genen gaan we onderzoeken hoe ze dit doen.

Bio-inspired “bubble gum” to prevent cracks in soils.
Dr. S. Muraro, TUD
Perioden van hitte en aanhoudende droogte zetten aan tot scheurvorming in grond. Dergelijke scheuren komen ook voor in het dijkennetwerk van Nederland, hetgeen gevolgen heeft voor de dijkstabilteit. De natuur kan inspiratie bieden om een oplossing te vinden voor dit probleem; geïnspireerd door het gedrag dat wordt vertoond door dennenappels, wordt in dit project een nieuw type 3D adaptief materiaal ontwikkelt met een kauwgomachtige structuur. Dit materiaal kan scheuren in het dijklichaam inkapselen om en heeft het vermogen om vervolgens, zonder verdere scheurvorming, met de grond mee te bewegen wanneer er samendrukking of zwel in de bodem optreedt.

Exploring Nature’s catalysts for selective carbon bond formation
Dr. C.E. Paul, TUD
Koolstofbindingen vormen het raamwerk van alle organische moleculen. De farmaceutische en de fijn chemische industrie willen in toenemende mate structurele complexiteit van moleculen toepassen. Daartoe is men op zoek naar methoden voor selectieve en gecontroleerde vorming van koolstof-koolstof verbindingen. Ik ga hiervoor de katalysatoren van de natuur inzetten, door het synthetische potentieel van belangrijke enzymen te ontwikkelen voor de vorming van selectieve koolstofbindingen.

Exploiting a genome defense mechanism to inhibit virus transmission by mosquitoes
Dr. ir. G.P. Pijlman, WUR
De mug is het gevaarlijkste dier op aarde, omdat het een belangrijke verspreider is van gevaarlijke pathogenen zoals de virussen dengue, Zika en chikungunya. Opmerkelijk is dat het muggen DNA stukjes genetisch materiaal van deze RNA virussen bevat, zogenaamde endogene virale elementen (EVEs). Deze EVEs vormen een archief van eerdere virale infecties, en kunnen in actie komen tegen toekomstige infecties via de PIWI-interacting (pi)RNA pathway. In dit project bouwen de onderzoekers een kunstmatig EVE archief om muggen middels antivirale immuniteit tegen nieuwe virus infecties te beschermen, wat uiteindelijk leidt tot een nieuwe aanpak om virus verspreiding te verstoren.

Live recording of gene expression: visualizing and tracking individual mRNA molecules in real time
Dr. S.A. Ruijtenberg, UU
‘Genexpressie’, het proces waarbij specifieke stukjes DNA worden omgezet in RNA-moleculen, bepaalt het functioneren van de miljarden cellen waaruit wij bestaan. Het doel van dit project is om dit cruciale proces zichtbaar te maken terwijl het zich ‘real-live’ voltrekt. Met behulp van nieuwe CRISPR-Cas-gebaseerde technieken gaan we in levende cellen en zelfs in een levend dier individuele RNA-moleculen fluoriserend aankleuren zodat we vervolgens met geavanceerde microscopie kunnen filmen hoe ze in de cel hun werk doen. Zo krijgen we in beeld hoe individuele RNA moleculen zorgen voor het gezond functioneren van cellen: een belangrijke stap in de ontwikkeling van gentherapie.

Charging up: a plasma electrode for high throughput sustainable electrochemistry
Prof. dr. ir. M.C.M. van de Sanden, DIFFER
Het verduurzamen van energie- en grondstoffengebruik in de chemische industrie is een gecompliceerde opgave.
Hoe geven we, zonder een beroep te doen op fossiele grondstoffen of op schaarse biologische bronnen, onze materiële economie vorm? Ons antwoord hierop: het aanwenden van duurzaam opgewekte elektriciteit om veelvoorkomende moleculen als water en koolstofdioxide om te zetten in chemische bouwstenen. In dit project gaan we twee opkomende technologieën koppelen, plasma en ionen-geleidende membranen, waarbij we een significante toename van productiecapaciteit verwachten. Als de koppeling succesvol blijkt, geeft dit de aanzet voor de ontwikkeling van eenvoudig te fabriceren elektrochemische reactoren voor duurzame, grootschalige chemie.

“Slow magnons” – slowing down magnetic waves to the pace of a Sunday driver
Dr. T. van der Sar, TUD
Eenentwintig jaar geleden schoten onderzoekers een laser op een wolk van atomen in een quantumtoestand, en zagen dat het licht praktisch tot stilstand kwam – een fundamentele ontdekking die een nieuw onderzoeksveld inleidde dat gericht is op het benutten van ‘langzaam licht’ in optische schakelaars en geheugens. Het doel van het voorgestelde project is om de magnetische analogie van langzaam licht te realiseren: “langzame magnonen”. Magnonen zijn golven in magneten die signalen op chips kunnen vervoeren zonder de warmteproductie van elektrische stroom. Het kunnen controleren van de magnonsnelheid zou een fundamentele doorbraak zijn met mogelijke toepassingen in informatietechnologie.

Learning from Nature to Synthesize Peptides and Proteins
Dr. J.M. Saya, MU
Peptiden en eiwitten zijn grote complexe moleculen die zijn gemaakt vanuit slechts een handjevol bouwstenen die ook wel aminozuren worden genoemd. Deze essentiële moleculen voor het leven vormen de basis voor veel onderzoeksgebieden en om ze goed te kunnen bestuderen is het belangrijk dat wetenschappers toegang hebben tot grote hoeveelheden. Door de synthetische benadering van de natuur lijkt het zo eenvoudig, maar het synthetische alternatief dat chemici hebben ontwikkeld, is verre van hetzelfde niveau qua elegantie en efficiëntie. Daarom stellen we een alternatieve peptide- en eiwitsynthesestrategie voor, geïnspireerd op de natuur, die het veld op een duurzamere manier verder ontwikkelt.

Cellular stress: A novel target for the immune therapy of cancer
Dr. C. Schliehe, Erasmus MC
In dit project gaan we tegen de huidige gangbare theorieën in dat gepersonaliseerde therapieën de meest veelbelovende oplossing zijn in de behandeling van kanker. In plaats daarvan focussen wij op een moleculair mechanisme dat gebruikt kan worden voor nieuwe behandelingsmethode met bredere specificiteit. Wij zullen cellulaire stress onderzoeken als gedeeld kenmerk van kanker en suggereren dat vaak voorkomende, stressgerelateerde “fouten” in de productie van cellulaire eiwitten een nieuw doel kunnen zijn voor nietgepersonaliseerde immuuntherapieën. Indien succesvol, kan dit project leiden tot een nieuwe onderzoekslijn met gevolgen voor de behandeling van kanker en andere ziektes waarbij cellulaire stress een rol speelt.

Bio-inspired chromatography column for circulating tumor cell extraction from blood
Dr. S. Sukas, TU/e
Circulerende tumorcellen (CTC's) zijn zeldzame cellen die loslaten van tumoren en in de bloedbaan terecht komen om de ziekte naar andere organen te verspreiden. Daarom is onderzoek van CTC's cruciaal om de mechanismen van kanker te onthullen en nieuwe behandelingen te ontwikkelen. Er zijn 1-10 CTC's per ml bloed aanwezig tegen miljarden perifere bloedcellen. Er is nog geen methode beschikbaar om CTC's specifiek te targeten voor hun extractie uit bloed. Dit project heeft tot doel chromatografie, een klassieke analytische techniek, toe te passen voor de scheiding en extractie van CTC's uit bloed met een volledig nieuwe en onconventionele bio-geïnspireerde benadering.

Spreading the Fire: Why is Pyroptotic Cell Death Contagious?
Dr. M.V. Varela, UL
Pyroptotische celdood is betrokken bij veel infectieuze en niet-infectieuze levensbedreigende ziekten. Een gemeenschappelijk kenmerk van deze ziekten is dat ze, vanwege de agressiviteit van de ontstekingsreactie die rond pyroptotische cellen wordt geproduceerd, allemaal moeilijk te behandelen zijn. Onze waarnemingen suggereren dat cellen rond pyroptotische cellen eerder geneigd zijn te sterven, maar er is momenteel geen bewijs voor de besmettelijkheid van pyroptose. Dit project heeft als doel het mechanisme achter deze kettingreactie te ontdekken. Dit onderzoek kan ons begrip van hoe naburige cellen reageren op pyroptotische celdood veranderen en kan licht werpen op nieuwe strategieën voor de behandeling van ontstekingsziekten.

Can we block antibiotic resistance by targeting hypermutation?
Dr. W.A. Velema, RU
Bacteriën kunnen resistent worden voor antibiotica door expres mutaties in hun DNA te introduceren. De meeste mutaties zullen nadelig zijn en leiden tot bacteriesterfte. Echter, een klein aantal geeft een evolutionair voordeel dat resulteert in het ontstaan van resistente bacteriën. In dit project gaan wij onderzoeken of de enzymen die voor mutaties in bacterieel DNA zorgen, chemisch kunnen worden geblokkeerd. Wij verwachten dat dit tot gevolg heeft dat resistentie (tijdelijk) gestopt wordt en dat onze bevindingen kunnen leiden tot nieuwe innovatieve strategieën om de antibioticaresistentie crisis tegen te gaan.

Developing synthetic foldamers into membrane channels
Dr. S.J. Wezenberg, UL
Het transport van ionen en moleculen door het celmembraan is essentieel voor veel biologische processen. Dit transport wordt gemedieerd door membraan-overspannende eiwitkanalen of -dragers. Het slecht functioneren van deze eiwitten is erkend als de oorzaak van ernstige ziekten, zoals taaislijmziekte, wat verband houdt met een defect chloridekanaal. In dit project zullen de onderzoekers een nieuw type spiraalvormig foldameer synthetiseren en het gebruik ervan als een chloride-selectief kanaal onderzoeken. Een dergelijk synthetisch transportsysteem kan misschien ooit de functie van defecte eiwitten overnemen en heeft daarom potentieel voor therapeutische toepassing.

3D Printed Human Trabecular Meshwork
Dr. M.K. Wlodarczyk-Biegun, RUG
Volgens gegevens van de wereldgezondheidsorganisatie (WHO) is glaucoom de op één na meest voorkomende oorzaak van blindheid wereldwijd. Glaucoom wordt meestal veroorzaakt door beschadiging van de oogzenuw door toename van de intraoculaire druk als gevolg van verstopping van het zogeheten trabeculair netwerk. Momenteel is er geen bevredigende genezing van glaucoom. Het doel van dit project is om een nieuw type 3D-printtechniek te gebruiken om een synthetisch trabeculair netwerk te ontwikkelen. Dit synthetische netwerk kan worden gebruikt als model om verschillende medicijnen en therapieën te testen of als implanteerbaar materiaal om niet-functioneel trabeculair netwerk te vervangen.

Bron: NWO