Het NWO-programma Veni heeft weer een hele reeks aan voorstellen gehonoreerd met een mooie geldprijs. Onder andere KNCV-lid Sebastian Beil is een van de gelukkigen. We lichten de chemische en life sciences-gerichte projecten eruit. Hier vind je het volledige overzicht.

Exacte en Natuurwetenschappen

Bringing molecules together: Photoredox chemistry squeezed into small pores

Dr. B. Baumgartner (V), Faculteit Bètawetenschappen, Universiteit Utrecht

Dit onderzoekvoorstel beoogt chemische reacties duurzamer te maken. De onderzoeker wil gebruik maken van materialen met kleine holtes, zo gehete Metal Organic Frameworks, om, met behulp van zonlicht, CO₂ en CH₄ om te zetten in basischemicaliën. Dergelijke duurzame chemische omzettingen zijn geïnspireerd door biologische processen zoals fotosynthese. Om deze licht geïnduceerde reacties te besturen zullen spectroscopische opstellingen ontwikkeld worden, die de reactie kunnen waarnemen op een nanoseconde-tijdschaal. Nieuwe inzichten die op deze zeer korte tijdschaal (ter vergelijking: het knipperen van ogen duurt ongeveer 300 miljoen nanoseconde) verkregen worden, zullen helpen het reactie mechanisme te begrijpen en de efficiëntie te verbeteren.

Lighting the Way of Drug Discovery: Photochemical Synthesis of Non-Natural Amino Acids

Dr. S.B. Beil (M), Faculty of Science and Engineering, Rijksuniversiteit Groningen (KNCV-lid)

Fotochemische synthese van niet-natuurlijke aminozuren is een veelbelovende benadering voor de ontdekking van geneesmiddelen. Deze methode maakt gebruik van zichtbaar licht om nieuwe aminozuren te creëren die kunnen worden opgenomen in eiwitten of kleine moleculen om nieuwe kandidaat-geneesmiddelen te creëren met verbeterde eigenschappen zoals verhoogde stabiliteit of specificiteit. Milde fotochemische synthese van niet-natuurlijke aminozuren maakt ook de nauwkeurige controle van hun chemische structuur, wat kan leiden tot selectievere en effectievere kandidaat-geneesmiddelen. In dit project zullen nieuwe niet-natuurlijke aminozuren worden gemaakt met behulp van fotokatalyse met blauw licht om te zorgen voor een voorraad van deze krachtige bouwstenen voor toekomstige geneesmiddelen.

Finding the way in – Identifying entry and cargo release pathways of extracellular vesicles

Dr. T.A.P. Driedonks (M), Universitair Medisch Centrum Utrecht

Cellen in het lichaam communiceren met elkaar door minuscule pakketjes met informatie te versturen en teontvangen. Deze pakketjes, extracellulaire vesicles (EVs) genoemd, spelen een rol in allerlei ziekten,waaronder kanker, maar kunnen ook gebruikt worden om medicijnen naar zieke cellen te brengen. Om dezecommunicatieroute beter te begrijpen, ga ik onderzoeken hoe cellen EVs ontvangen en uitpakken. Ik gauitzoeken welke eiwitten in en rondom de cel betrokken zijn bij de opname en het uitpakken van EVs. Metdeze informatie kunnen we EV-communicatie blokkeren tijdens ziekte, en effectiever medicijnen naar ziekecellen brengen.

Differential effects of acute and chronic stress on the immune system

Dr. L.E. Faught (V), Universiteit Leiden

Stress en vooral het stress-hormoon cortisol wordt algemeen beschouwd als slecht voor onze gezondheid. Inderdaad heeft cortisol een negatief effect op ons immuunsysteem waardoor we vatbaarder worden voor allerlei infectieziektes. Echter, de laatste jaren wordt duidelijk dat cortisol tijdens korte periodes van stress onze immuniteit juist kan versterken. In dit onderzoeksvoorstel ga ik in detail onderzoeken hoe het komt dat cortisol zowel negatieve als positieve effecten kan hebben op ons immuunsysteem. De resultaten van dit onderzoek zouden ons in de toekomst in staat kunnen stellen om de negatieve gezondheidseffecten van stress te temperen en de positieve effecten te vergroten.

Deciphering the Glyco-code of Head and Neck Cancer by Generating a Single Cell Glycomics Workflow

Dr. G.S.M. Lageveen-Kammeijer (V), Faculty of Science and Engineering, Rijksuniversiteit Groningen

Onze cellen zijn bedekt met een dichte laag van suikers. Wanneer dit niet volledig en correct gebeurd dragen deze structuren bij aan het kwaadaardige fenotype van kankercellen doordat ze de proliferatie (vermenigvuldigen), metastase (uitzaaiingen) en immunosuppressie bevorderen. In dit project zal ik de kwaadaardige suikercodering van hoofd-halskanker ontcijferen door het ontwikkelen van een innovatieve analyse methode. Door minimale monsterhoeveelheden te gebruiken (een enkele cel), monstervoorbereidingsstrategieën te optimaliseren en te combineren met geavanceerde analyse technieken zal ik in staat zijn om veranderingen te lokaliseren die uiteindelijk kunnen worden benut voor gepersonaliseerde prognose en behandelingsstrategieën voor hoofd-halskanker.

Cell Surface RNAs as Therapeutic Targets

Dr. Z. Li (M), Faculteit Bètawetenschappen, Universiteit Utrecht

Pak me als je kan (op het celoppervlak), zegt RNA. Ribonucleïnezuur (RNA) is een belangrijke biomolecuul met vele functies in cellen. Recente onderzoek suggereert de aanwezigheid van deze moleculen op de buitenste oppervlakte van levende cellen. Deze op celoppervlak gelocaliseerde RNAs (csRNAs) zijn uitdagende moleculen om te bestuderen, vanwege het gebrek aan gereedschappen om ze te detecteren en te identificeren. Deze onderzoek zal technologische ontwikkelingen voortbrengen om de functies van csRNA te begrijpen en de therapeutische potentie van het gericht aanpakken hiervan te demonstreren.

Dissecting the carcinogenic potential of stem cell differentiation by single-cell whole genome sequencing

Dr. S.H.A. Middelkamp (M), Prinses Maxima Centrum voor Kinderoncologie

De ontwikkeling van stamcellen naar gespecialiseerde cellen gaat gepaard met grootschalige biologische veranderingen in deze cellen. In dit onderzoek zullen nieuwe methodes worden gebruikt om te bepalen hoe zulke aanpassingen van bloedstamcellen kunnen leiden tot veranderingen in het DNA van deze cellen. De profielen van de gevonden DNA-veranderingen in gezonde bloedcellen zullen worden vergeleken met DNA-profielen in leukemie. Hiermee wordt achterhaald hoe de DNA-veranderingen die optreden tijdens specialisatie van stamcellen kunnen bijdragen aan het ontwikkelen van leukemie. Dit onderzoek zal leiden tot nieuwe inzichten in de biologische processen die een rol spelen in het ontstaan van kanker.

DNA-coated vesicles with time-varying adhesion to model cell migration

Dr. P.G. Moerman (M), Technische Universiteit Eindhoven

Voor zowel ziektes, zoals kanker, als de gezonde ontwikkeling van weefsels, moeten cellen bewegen door elkaar uit de weg duwen. De plakkracht tussen de cellen is belangrijk in dit proces, maar hoe veranderingen in deze plakkracht de cel beweging beïnvloeden is nog onduidelijk. Dit onderzoeksproject beoogt een experimenteel modelsysteem van nepcellen te bouwen en daarmee invloed van veranderende plakkracht op de bewegelijkheid van cellen te onderzoeken. Dit begrip kan bijdragen aan de uiteindelijke ontwikkeling van medicijnen om de uitzaaiing van kankercellen te voorkomen door hun plakkerigheid, en daarmee hun bewegelijkheid te veranderen.

Lost in Translation: Tracking Noncoding RNAs through Plant Evolution

Dr. M.A. Schon (M), Wageningen Plant Research, Wageningen University & Research

Planten en dieren zijn opgebouwd uit eiwitten, waarvan de instructies in genen zijn gecodeerd. Maar niet alle genen coderen voor eiwitten. Veel “niet-coderende” genen maken RNA-moleculen die bepalen waar andere genen worden gebruikt om de ontwikkeling te coördineren. Deze ongebruikelijke genen evolueren anders dan eiwit coderende genen, waardoor ze moeilijker te identificeren zijn. Dit onderzoek stelt een nieuwe methode voor om betrouwbaar niet-coderende genen in nieuwe genomen te vinden op basis van hun locatie in verwante soorten. De methode zal worden toegepast op groenten zoals broccoli en kool om te ontdekken hoe niet-coderende genen het wereldvoedsel hebben gevormd.

Making oneself at home: How Salmonella hijacks the ubiquitin system to remodel its host cell endocytic architecture and dynamics

Dr. V.M.V. Stévenin (V), Leids Universitair Medisch Centrum

Intracellulaire bacteriën, waaronder Salmonella, zijn bacteriën die gastheercellen binnen dringen om daar vervolgens te verblijven en zich te vermenigvuldigen. Dit is mogelijk doordat bacteriën intracellulaire moleculaire signalen van de gastheer kapen, wat leidt tot reorganisatie van de gastheercel en de creatie van een membraan-gebonden bacteriële niche. Het kleine eiwit Ubiquitine is een van de eiwitten waarmee cellen hun organisatie kunnen controleren. Dit project onderzoekt hoe bacteriën de ubiquitine-signalen van de gastheercel manipuleren om zo de cellulaire organisatie naar wens te hervormen. Dit onderzoek kan leiden tot de ontdekking van een nieuw mechanisme waarmee bacteriën hun intracellulaire replicatieve niche controleren.

Toegepaste en Technische Wetenschappen (TTW)

Elektronica ontwerpen om sensoren zonder batterijen te laten werken: de weg naar milieuvriendelijke electronica

Dr. H.S. Bindra, Universiteit Twente

Een continu detecterende sensor (b.v. een pacemaker) werkt op een batterij. Als de batterij leeg is, moet die batterij worden vervangen. Naar schatting zullen we tegen 2030 een biljoen sensoren in de wereld hebben. Het regelmatig vervangen van biljoen batterijen is een verspilling van hulpbronnen, schadelijk voor het milieu en niet altijd uitvoorbaar. Dit project beoogt daarom elektronische circuits te maken die 100 keer minder energie verbruiken dan de huidige circuits in sensoren. Hiermee zouden sensoren zonder batterij kunnen werken en in plaats daarvan de energie die ze nodig hebben voor hun werking halen uit b.v. trillingen, warmte of licht.

Het ontwerpen van duurzame chemische processen met kunstmatige intelligentie

Dr. A.M. Schweidtmann, Department of Chemical Engineering, Delft University of Technology

Nu de wereldwijde chemische industrie zich aanpast om groener te worden, is er een behoefte om de manier waarop chemische processen worden ontworpen te transformeren. Digitalisering en kunstmatige intelligentie bieden nieuwe mogelijkheden voor het ontwerp van duurzame chemische processen. In dit project wordt een nieuw algoritme voor “reinforcement learning” ontwikkeld. Het algoritme interageert met een simulatieomgeving en leert iteratief hoe chemische processen moeten worden ontworpen. Het onderzoek bevordert state-of-the-art methoden door gebruik te maken van de kracht van eerdere technische kennis en big data. De ontwikkelde methoden zullen worden geïmplementeerd in een softwareprototype dat door industriële gebruikers kan worden toegepast.