3D-impression of a bacterial immune system Image: Daan Swarts Biochemicus Swarts doet onderzoek naar afweersystemen tegen virussen in bacteriën. Medema onderzoekt de chemische taal van ons microbioom, de bacteriën waarmee wij samenleven.
Afweersystemen
Bacteriën worden voortdurend aangevallen door virussen. Daarom hebben ze verschillende afweersystemen ontwikkeld die elk heel specifiek virusdeeltjes kunnen herkennen. Sommige van die systemen, zoals het bekende afweersysteem CRISPR-Cas, knippen zo’n schadelijk virus kapot of geven een alarmsignaal af waarna andere systemen het virus neutraliseren. Die bacteriesystemen worden nu gebruikt voor het detecteren van virussen in tests, maar ook voor het gericht knippen en aanpassen van DNA.
Afwijkingen
Doordat virussen constant muteren om te kunnen ontkomen aan de afweersystemen, zijn erg veel verschillende immuunsystemen te vinden in bacteriën. Swarts gaat op zoek naar nog onbekende systemen in bacteriën om zo nieuwe virusscanners te ontdekken. Ook wil hij kijken of hij hiermee afwijkingen in het DNA kan opsporen en herstellen.
Swarts gaat de Starting Grant van de European Research Council (ERC) gebruiken om drie promovendi en een analist aan te nemen. Zijn groep gaat onder meer gebruik maken van X-ray kristallografie, waarmee ze 3D-plaatjes kunnen maken van de extreem kleine afweersystemen, om zo te onderzoeken hoe ze virussen kunnen herkennen.
Mogelijk vindt hij afweersystemen die geïsoleerd kunnen worden en die hij daarna kan programmeren om snel virussen naar keuze te kunnen aantonen. Zo’n programmeerbare virustest zou goed van pas komen om snel op grote schaal te testen of mensen besmet zijn met een bepaald virus gedurende een uitbraak. Swarts heeft eerder een afweersysteem gekarakteriseerd dat nu kan worden gebruikt voor covid-19 detectie.
Chemische taal
Bio-informaticus Marnix Medema gaat op zoek naar de chemische taal van ons microbioom, de bacteriën waarmee wij samenleven.
Mensen, dieren en planten leven samen met miljarden bacteriën die essentieel zijn voor hun gezondheid, voedingsstoffen aanleveren en bescherming bieden tegen ziekten en stress. Recent onderzoek heeft aangetoond dat deze microbiële gemeenschappen worden ondersteund door gespecialiseerde moleculen die de samenwerking tussen de bacteriën onderling en met de gastheer organiseren via een ‘chemische taal’. Het gaat om stofjes die worden aangemaakt door genen die worden uitgewisseld tussen de verschillende bacteriestammen.
Software
Medema wil deze chemische taal in kaart brengen. Hij wil nagaan welke moleculen door welke bacteriën worden aangemaakt en hoe deze stofjes bijdragen aan de gezondheid van mens, dier en plant.
Met de ERC-beurs gaat Medema nieuwe bio-informatica-software ontwikkelen om die bacterietaal in kaart te brengen en haar betekenis te ontrafelen. Hij wil de genen detecteren die de informatie-uitwisseling tussen de bacteriën regelen, hij zoekt de patronen hoe deze genen aan en uit worden gezet en informatie over de chemische structuur van de bewuste moleculen. Op basis van deze data hoopt hij nieuwe algoritmen te ontwikkelen die voorspellen hoe de moleculen er uitzien en welke interacties ze mogelijk maken, zowel tussen bacteriën onderling als met hun gastheer. Met die kennis kan hij in de toekomst mogelijk bacteriegemeenschappen herontwerpen, om bijvoorbeeld gewassen beter te beschermen tegen ziekte en droogte en om stofwisselingsziekten bij de mens te verhelpen.