We weten meer dan ooit over de wereld en kunnen aan meer knoppen draaien dan ooit tevoren. We hebben het menselijk genoom in kaart gebracht, slimme algoritmen voorspellen ons gedrag en we veroorzaken ingrijpende veranderingen in onze leefwereld. Om jonge mensen op te leiden voor de samenleving van morgen moeten duurzaamheid en persoonsvorming in het bèta- en technologieonderwijs meer aandacht krijgen. Dat betoogt lector Bèta- en Technologiedidactiek Elwin Savelsbergh van Hogeschool Utrecht (HU) in zijn openbare les van 31 januari.
Microbiële vergisting vormt het hart van vele industriële processen waarin organische (afval)stromen worden verwaard. In de regio Nijmegen zijn de MKB bedrijven Enki ENERGY BV en ARN BV op dit gebied actief, waarbij Enki ENERGY BV relatief kleinschalige vergisters ontwikkelt voor specifieke eindgebruikers en ARN BV een afvalverwerkingscentrale beheert waarin GFT afval uit de regio wordt verwerkt tot biogas en compost. Beide bedrijven willen voor hun specifieke vergistings- en composteringsproces de invloed van de microbiële samenstelling graag beter in kaart brengen om zo de opbrengst van de processen rationeel te kunnen verhogen. De bedrijven zullen voor kritieke stappen in het productie proces representatieve monsters aanleveren. DNA zal worden geïsoleerd en metagenoom data zal worden verzameld. Ten behoeve van een effectieve analyse en interpretatie van se data zal gebruikersvriendelijke software worden ontwikkeld. Een belangrijk aspect van de data analyse betreft de identificatie van soorten (of sequenties) die indicatief zijn voor de opbrengst van het vergistings- en composteringsproces en daarmee kunnen worden ingezet voor monitoring. Op basis van de markers kan het proces gericht worden geoptimaliseerd. Een optimale productie van Biogas uit organisch reststromen draagt bij aan twee belangrijke doelstellingen binnen de circulaire economie, te weten: het terugdringen van het gebruik van fossiele brandstoffen in de productie van energie, en het opwaarderen en reduceren van grote organische reststromen.
Een persisterende infectie met hoog-risico humaan papillomavirus (hrHPV) is de belangrijkste factor voor de ontwikkeling van afwijkingen in de baarmoederhals en het ontstaan van baarmoederhalskanker. Ongeveer 80% van de vrouwen loopt in haar leven een HPV infectie op, toch is het risico op kanker relatief laag. hrHPV infectie is noodzakelijk maar niet de enige factor die bijdraagt aan de ontwikkeling van baarmoederhalskanker. Er zijn aanwijzingen dat vaginoom afwijkingen, zoals een disbalans van micro-organismen in de vagina, cofactoren kunnen zijn voor een persisterende hrHPV infectie. Een eerste analyse van een kleine 1000 uitstrijken (waarvan de helft hrHPV-positief) die in het HPV expertisecentrum van het Jeroen Bosch ziekenhuis getest werden op aanwezigheid van een beperkt aantal verschillende bacteriesoorten liet zien dat dat in het hrHPV-positieve cohort statistisch significant meer vaginoom afwijkingen voorkwamen dan in het hrHPV-negatieve cohort. Dit motiveert ons een haalbaarheidsonderzoek te starten met als doel te bepalen of het vaginoom (het geheel van bacteriën, schimmels en virussen in de vagina) kan dienen als triagemarker voor een persisterende hrHPV infectie, die kan leiden tot baarmoederhalskanker. In dit onderzoek willen we het gehele vaginoom in kaart te brengen van een subgroep van vrouwen met en zonder hrHPV infectie. Sequencing technologieën zijn bij uitstek geschikt voor het in kaart brengen van een diversiteit aan micro-organismen op basis van hun genoom, maar kunnen arbeidsintensief zijn en genereren complexe data waardoor er een IT structuur voor (beveiligde) opslag en analyse nodig is. Samen met het HPV expertisecentrum en MKB partners willen we onderzoeken welke sequencing methode de meest betrouwbare resultaten geeft en het best bruikbaar is in een diagnostische laboratoriumsetting. Daarnaast zal onderzocht worden hoe we om moeten gaan met de gegenereerde data en opslag daarvan.
Aanleiding De Nederlandse zaad- en plantenveredelingsbedrijven staan internationaal aan de top. Om deze goede concurrentiepositie te behouden zijn innovaties in de veredelingstechnieken noodzakelijk, zoals moleculaire veredeling. Op dit moment is er in het werkveld behoefte aan een methode waarmee men heel specifiek, op één plaats in het DNA, een mutatie kan aanbrengen ('targeted mutagenesis'). Zeer recent is hiervoor een nieuwe, veelbelovende methode beschreven, namelijk de CRISPR/Cas-technologie. Met deze techniek kunnen de bedrijven relatief eenvoudig veel preciezer en sneller veredelen, waardoor de internationale concurrentiepositie behouden blijft. Verschillende veredelingsbedrijven en onderwijsinstellingen willen daarom de toepasbaarheid van deze nieuwe technologie onderzoeken. Doelstelling Het programma wil vaststellen wat de toepasbaarheid van de CRISPR/Cas-technologie is en welke potentie deze technologie heeft in gewassen die van belang zijn voor de Nederlandse zaad- en plantenveredelingsbedrijven. Het onderzoek bestaat uit twee fasen: 1) de techniek wordt getest en geoptimaliseerd in het modelgewas petunia en aanverwante soorten zoals tomaat en aardappel. 2) het onderzoeksteam past de techniek toe in gewassen die voor de bedrijven commercieel interessant zijn, zoals gewassen uit de familie van de Solanaceae, Brassicaceae en Cucurbitaceae. In het onderzoek worden diverse specialistische instrumenten en methodes ingezet en uitgetest (in combinatie met de CRISPR/Cas-technologie). Beoogde resultaten Na afloop van het project zijn er: 1) nieuwe protocollen voor het toepassen van de CRISPR/Cas-technologie in petunia, Solanaceae, Brassicaceae en Cucurbitaceae; 2) nieuwe vectoren (dragers) voor het maken van de plaatsspecifieke mutaties; 3) methoden voor het aantonen van de mutaties op DNA-niveau; 4) mutante petunia's waarvan de bloemkleur, bloemgeur, bloemvorm of de aanwezigheid van trichomen ('haren') zijn veranderd; 5) mutante Solanaceae-, Brassicaceae- en Cucurbitaceae-planten waarvan de plantvorm, de inhoudsstoffen of de gevoeligheid voor een ziekte is veranderd. De lector Green Biotechnology van Hogeschool InHolland stuurt met (docent-)onderzoekers het project aan. De studenten van de betrokken hogescholen participeren binnen het reguliere onderwijs (projectonderwijs) en via stage- en afstudeeropdrachten in het onderzoek. Al tijdens het onderzoeksproject vindt de implementatie van de technologie in het onderwijs plaats. De consortiumleden wisselen maandelijks ervaring, materialen en protocollen uit. Het gehele consortium komt minstens 2 keer per jaar bijeen om de resultaten en voortgang te bespreken.
