ERC Advanced Grants voor hoogleraren Gijs Wuite, Jeroen Aerts en Pieter Rein ten Wolde

Gijs Wuite, hoogleraar Natuurkunde van Levensprocessen, Jeroen Aerts, hoogleraar Water and Climate Risk en Pieter Rein ten Wolde, bijzonder hoogleraar Natuurkunde van Levende Systemen en AMOLF-groepsleider, hebben een European Research Council (ERC) Advanced Grant gewonnen.

31-03-2020 | 12:01

Dat maakte de Europese onderzoeksraad vandaag bekend. De ERC Advanced Grant is de grootste individuele onderzoeksubsidie in Europa. Met de nieuwe vijfjarige subsidie van 2 miljoen gaat Wuite het onderzoeksproject “MONOCHROME” uitvoeren aan de afdeling Natuur- en Sterrenkunde. Aerts gaat met de subsidie van 2,5 miljoen werken aan het onderzoeksproject “COASTMOVE” binnen het Instituut voor Milieuvraagstukken (IVM) en Ten Wolde aan het project “OCP” binnen onderzoeksinstituut AMOLF waar hij groepsleider is van de groep Biochemical Networks.

Chromosomen mechanisch in kaart

In het project “MONOCHROME” gaat Wuite chromosomen voor het eerst mechanisch in kaart brengen om inzicht te krijgen in de structuur en organisatie van het DNA in chromosomen. Met behulp van zogeheten ‘optische pincetten’ kan hij chromosomen die uit cellen zijn gezuiverd bevestigen aan microscopisch kleine bolletjes. “Hiermee kun je de chromosoom daadwerkelijk vastpakken en voelen. Hierdoor kunnen we precieze krachten, zoals duw- en trekkracht, uitoefenen op een chromosoom en bestuderen hoe deze hierop reageert.” vertelt Wuite. “De chromosomen worden nadat ze uit de cel zijn gezuiverd in vloeistof gehouden om de natuurlijke omstandigheden zoveel mogelijk te behouden.”

Alle cellen bevatten chromosomen, ook kankercellen. Die chromosomen hebben vaak een afwijkende structuur. Door chromosomen mechanisch in kaart te brengen, kan Wuite ook bestuderen hoe de stevigheid van een chromosoom bijvoorbeeld anders is bij ziekte. De subsidie gaat Wuite gebruiken om zijn onderzoeksgroep uit te breiden: “Momenteel werken wij aan dit project met zijn tweeën. Met de subsidie willen we vijf extra onderzoekers aannemen en deze onderzoekslijn veel groter maken.”

Zeespiegelstijging: verdedigen of migreren?

Aerts gaat in het project “COASTMOVE” onderzoek doen naar het effect van de zeespiegelstijging op migratie bij kustgebieden wereldwijd. Hiervoor gaat hij een simulatiemodel ontwikkelen waarmee een antwoord gegeven kan worden op de vraag: gaan mensen in kustgebieden zich verdedigen of zullen zij wegtrekken? Het model moet uiteindelijk alle kustgebieden in de wereld gaan simuleren.

“In totaal gaan we bij zeven kustgebieden surveys afnemen om te onderzoeken hoe de inwoners zelf tegen de zeespiegelstijging aankijken. Op deze manier kunnen we erachter komen of zij zich zullen gaan verdedigen, zoals wij dat doen in Nederland, of dat ze gaan wegtrekken. Voorbeelden van landen waar we onderzoek gaan doen zijn Bangladesh, Vietnam en Ghana.” vertelt Aerts.

Ook Aerts zal de subsidie gaan gebruiken om zijn onderzoeksgroep uit te breiden: “Daarnaast zal deze gebruikt worden voor partners, waaronder andere onderzoeksinstituten, waarmee we het onderzoek op locatie gaan uitvoeren. We werken in dit project ook nauw samen met de Wereldbank.” Aerts heeft al veelvuldig onderzoek gedaan naar de zeespiegelstijging, maar dit is het eerste onderzoek waarbij ook gekeken wordt naar het verband met migratie.

Optimale cellulaire voorspelling

We leven allemaal in een zeer dynamische omgeving waar we voortdurend op moeten reageren en ons aan moeten aanpassen. Om een tijdig antwoord te hebben op deze veranderingen hebben we het vermogen ontwikkeld hierop te kunnen anticiperen. Experimenten in de afgelopen jaren hebben laten zien dat ook eencellige organismen zoals bacteriën dit doen: ze kunnen de hoeveelheid voedingsstoffen in hun omgeving voorspellen. Maar hoe betrouwbaar ze dat doen, en wat de kosten en opbrengsten van deze voorspellingen zijn, is nog onduidelijk.

In het project “OCP” combineert Ten Wolde concepten uit de informatietheorie met ideeën uit de statistische fysica om zo de fundamentele limiet te bepalen voor hoe accuraat deze voorspellingen zijn. Vervolgens wil hij bepalen hoe dicht levende cellen deze limiet kunnen benaderen. Dit wordt bepaald door de schaarse middelen die de cel heeft om het waarnemingssysteem te bouwen en aan te sturen – eiwitten, tijd en energie. Tenslotte wil Ten Wolde dit theoretisch kader gebruiken om experimenten op te zetten waarmee hij kan testen of twee specifieke biologische systemen, bacteriën en gistcellen, deze ontwerpprincipes voor optimale cellulaire voorspelling ook daadwerkelijk implementeren.

Foto van links naar rechts: Jeroen Aerts, Pieter Rein ten Wolde en Gijs Wuite.