Life sciences in de snelkookpan
Life sciences in de snelkookpan
15 januari 2016
Hoe meet je of iemand zich op z'n gemak voelt bij verschillende soorten licht? Kun je de wapenwedloop tussen planten en hardnekkige schimmels doorbreken? En hoe kun je een hightech chip gebruiken om biochemische experimenten op uit te voeren? Op deze en andere vragen uit het bedrijfsleven
zochten jonge onderzoekers het antwoord tijdens de workshop Life Sciences with Industry 2015.
Een week lang stortten teams van jonge onderzoekers zich op vraagstukken die waren aangedragen door het bedrijfsleven. Zes bedrijven (Philips, Nutricia Research, NXP, Bejo Zaden, Syngenta en Bioceros) schakelden de hulp van de onderzoekers in. Aan het eind van de week presenteerden de
onderzoekers hun wetenschappelijke oplossingen aan de betrokken bedrijven - vaak met verrassende uitkomsten.
Net als in voorgaande jaren zagen de deelnemende bedrijven veel nuttige oplossingen. Ook de organisatoren blikken terug op een geslaagde editie. `We staan versteld van de inzet en creativiteit die de onderzoekers deze week hebben laten zien', zegt Ellen Feddes, die namens STW de workshop
organiseert. `De deelnemers konden zich verrassend snel een onderwerp volledig eigen maken. Dat ze vervolgens frisse oplossingen wisten te bedenken waar de industrie ook daadwerkelijk op verder kan bouwen, is een grote prestatie.'
Naast STW en het Lorentz Center was de organisatie dit jaar in handen van de Universiteit van Amsterdam, de Vrije Universiteit Amsterdam en MaCSBio van Universiteit Maastricht.
Automatische zadenscanner
Het landbouwbedrijf Syngenta daagde de deelnemers uit een alternatief te vinden voor de tijdrovende en relatief dure manier waarop ontkiemende zaden worden bestudeerd. Nu gebeurt die inspectie vooral visueel. Daarbij worden honderden zaden op papieren velletjes tot ontkiemen gebracht, waarna
een onderzoeker de zaden stuk voor stuk beoordeelt. Deze methode is niet ideaal, omdat de plantjes dicht op elkaar staan, en dikwijls over elkaar heen groeien. Daardoor is het ontkiemen moeilijker te beoordelen en tijdrovend.
Om die problemen op te lossen, ontwierpen de onderzoekers een apparaat dat ontkiemende zaden automatisch beoordeelt. Het apparaat volgt tientallen kiemende zaden met behulp van camera's. Op basis van die beeldinformatie kan een computerprogramma het ontkiemen in kaart brengen.
Biochemische chip
Chipproducent NXP vroeg de deelnemende onderzoekers mee te denken over nieuwe toepassingen voor een veelbelovende elektronische biosensorchip die te gebruiken is voor allerlei medische diagnostische testen. De chip werkt met een dichte matrix van tienduizenden zeer gevoelige sensor-elektroden
waarvan de signalen op de chip worden gemeten en gedigitaliseerd. Met de chip is het mogelijk om bijvoorbeeld levende cellen te bestuderen, nanodeeltjes te detecteren, DNA-sequencers te bouwen en honderden biomoleculaire bindingsreacties te volgen.
De onderzoekers zagen diverse nieuwe mogelijkheden voor de chip, waaronder het vaststellen van ziekten op basis van bloed- of urinemonsters. Die testen kunnen veel eenvoudiger en goedkoper dan bij bestaande methoden. De reden daarvoor is dat de NXP-chip geen optische detectie gebruikt, en
daarom geen lichtbronnen, lenzen, prisma's en camera's nodig heeft.
Een andere toepassing is het onderzoeken van de werking van medicijnen op levende cellen. Daarbij kunnen vele chips parallel worden ingezet om een zeer breed spectrum van medicijnen en omstandigheden tegelijkertijd te onderzoeken.
Fosfolipiden uit koemelk
Fosfolipiden zijn belangrijk voor ons lichaam, maar het blijkt technologisch gezien een uitdaging om ze in grote hoeveelheden uit koemelk te halen. Het is mogelijk om fosfolipiden te isoleren als koemelk wordt bewerkt tot bijvoorbeeld kaas of boter. Maar omdat de oorspronkelijke hoeveelheid
fosfolipiden in koemelk zich `verdeelt' over de verschillende melkfracties , is de uiteindelijke opbrengst relatief laag. Nutricia Research daagde de onderzoekers uit om een nieuw proces te ontwerpen dat uitsluitend is gericht op het isoleren van fosfolipiden, zonder uit te gaan van de
bestaande verwerkingsprocessen.
De onderzoekers presenteerden twee processen die koemelk als het ware indikken tot een product met een relatief hoog fosfolipidengehalte. Bij het eerste proces worden onder meer biologische polymeren aan koemelk toegevoegd, en wordt het geheel in diverse stappen gecentrifugeerd. Het gehalte
aan fosfolipiden in het eindproduct kan oplopen tot 2,4 procent, zo'n zes keer zo hoog als het fosfolipidengehalte in koemelk. Het andere proces dat de onderzoekers voorstelden is grotendeels identiek aan het eerste proces, maar gaat uit van precipitatie in plaats centrifugeren.
Objectief lichtcomfort meten
Het is duidelijk dat licht zowel positieve als negatieve effecten kan hebben op ons welbevinden en onze gezondheid. Philips Research legde aan de onderzoekers de vraag voor hoe je objectief het comfort van kunstlicht kunt meten. Nu brengen lichtonderzoekers dat nog vooral in kaart met
subjectieve methoden, zoals interviews afnemen bij gebruikers.
De onderzoekers stelden voor om met drie methoden het lichtcomfort te meten. De eerste methode draait om de vochtigheid van het oog. Onder bepaalde omstandigheden kan `slecht' licht namelijk leiden tot droge ogen. Volgens de onderzoekers is de oogvochtigheid objectief te analyseren door de
lichtweerkaatsing van het oog te meten. Die verraadt de samenstelling van het laagje vocht op het oog.
Daarnaast is lichtcomfort te meten door in kaart te brengen hoe snel en correct de ogen zich kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden. Dat is onder meer vast te stellen door de activiteit van de oogspieren te meten en door de pupilgrootte te meten. Tot slot raden de onderzoekers aan om
visuele prestaties van het oog te meten, bijvoorbeeld bij welke knipperfrequenties een bepaalde lichtbron nog wordt gezien als een constante stroom licht. Over het algemeen geldt: hoe groter het lichtcomfort, des te beter presteren de ogen.
Agrarische wapenwedloop
Van veel gewassen zijn de afgelopen decennia varianten gekweekt die resistent zijn tegen schimmels en andere ziekteverwekkers. Een bepaalde groep ziekteverwekkers blijkt echter bijzonder hardnekkig, waaronder de schimmel Bremia lactucae die sla-planten infecteert. Zodra een sla-variant
beschikbaar is die resistent is tegen Bremia, duikt binnen de kortste keren een nieuwe versie van de schimmel op die alsnog de sla infecteert. Het bedrijf Bejo Zaden vroeg aan de onderzoekers een strategie om die wapenwedloop te doorbreken.
De onderzoekers stelden voor om niet te focussen op genen die sla resistent kunnen maken, zoals nu gebruikelijk is in de wereld van plantenveredeling. Volgens hen is het beter om naar het hele genoom te kijken, van zowel de plant als de ziekteverwekker. De onderzoekers presenteerden een
stappenplan voor het verkennen van genomen. Als plantveredelaars dit stappenplan volgen, moet dat leiden tot sla-varianten die niet meer als zodanig door Bremia worden herkend. Bremia kan dan ook veel minder snel de weerstand van sla breken. Deze aanpak werkt volgens de onderzoekers ook bij
andere gewassen, zoals aardappelen en tomaten.
Contactpersoon
[IMG]
Ellen Feddes-de Haan