Methusalem-financiering doet onderzoekers grenzen verleggen

(28-03-2021) Baanbrekend en impactvol onderzoek steunen dat een wezenlijk verschil zal maken in de samenleving. Dat is het uitgangspunt van het Methusalem-programma.

Zeven UGent-onderzoeksgroepen kregen recent financiering zodat ze de volgende 7 jaar een project kunnen uitbouwen. Wat ze precies zullen doen, leggen ze hieronder uit.

Het Methusalem-programma biedt de meest prestigieuze en omvangrijke onderzoeksfinanciering vanuit het Bijzonder Onderzoeksfonds (BOF). Er werd in totaal 27,5 miljoen euro toegekend voor een periode van 7 jaar. Hiermee kunnen de laureaten en hun onderzoeksgroepen hun internationale benchmark positie verder versterken en zo de UGent nog meer op de kaart zetten in hun vakgebied.

Planten weerbaarder maken door genoomverdubbeling

De wetenschappers in het lab van professor Yves Van de Peer (vakgroep Plantenbiotechnologie en Bio-informatica) zullen met de Methusalem-financiering verder onderzoek doen rond polyploïde organismen. Concreet gaan de wetenschappers nieuwe kruisingen van soorten maken die beter bestand zijn tegen extreme omstandigheden zoals droogte, de opwarming van de aarde en het veranderende klimaat.

Yves Van de Peer: “In de natuur zijn duizenden dier- en plantensoorten polyploïde, wat betekent dat ze in hun cellen meer dan één kopij van hun genoom - het geheel van genetisch materiaal - bezitten. Denk bijvoorbeeld aan tarwe, aardbeien en katoen maar ook heel wat bloemsoorten en bepaalde soorten kikkers zijn polyploïde soorten. Over het algemeen zien we dat soorten met zo’n genoomverdubbeling grotere vruchten, bladeren en bloemen hebben. Eerder onderzoek heeft ook uitgewezen dat polyploïde soorten beter bestand zijn tegen stressfactoren -bijvoorbeeld droogte- maar op langere termijn blijkt de eigenschap wel uit te sterven. Voor wetenschappers is dat een zeer fascinerende paradox: enerzijds het feit dat genoomverdubbeling zoveel voorkomt - en blijkbaar zonder nadelige effecten, integendeel zelfs - maar anderzijds het feit dat het langdurig overleven ervan zeer zeldzaam is. En waar de eigenschap dan toch bleef doorleven, blijkt dit samen te vallen met een belangrijke evolutionaire gebeurtenis, zoals bv. een uitstervingsgolf, of sterk veranderende klimatologische omstandigheden.”

De onderzoekers willen nagaan wat er precies gebeurt als organismen zo’n ‘voordelige’ genoomverdubbeling krijgen. Yves Van de Peer: “Hoe zorgt die extra kopij van het genoom ervoor dat een organisme stressbestendiger is of wordt? Dat willen we onderzoeken, onder meer door op een kunstmatige manier polyploïde algen en planten te maken. Verder willen we nagaan hoe de evolutie van polyploïden zal verlopen in tijden waarin de natuur onder steeds grotere druk komt te staan en willen we uiteindelijk ook nieuwe polyploïde plantensoorten ‘maken’ door kruisingen van reeds bestaande planten, in de hoop dat deze beter bestand zijn tegen droogte, zout in de bodem, klimaatveranderingen, enz.“

Mensen en dieren: niet zo veel verschil …

Het onderzoeksteam van professor Frederick Verbruggen (vakgroep Experimentele Psychologie) zal met de Methusalem-financiering onderzoeken hoe individuen hun acties kunnen controleren, en op die manier flexibel en doelgericht gedrag kunnen vertonen. 

Frederick Verbruggen: “In het dagelijkse leven is het belangrijk dat je impulsieve, ongepaste, of onverantwoorde acties kan onderdrukken of aanpassen. Maar blijkbaar is dit niet zo eenvoudig voor iedereen. Er bestaan heel grote individuele verschillen en problemen in gedragscontrole zijn intussen gelinkt aan tal voor psychische stoornissen. Maar hoe ontstaan deze verschillen en problemen? Zoals zo vaak spelen zowel genetische en omgevingsfactoren een rol. Maar hoe gaat dit precies in zijn werk? En waarom is er een hogere kans op het ontwikkelen van gedragsproblemen in ene omgeving maar niet in de andere? In dit project vertrekken we vanuit een multidisciplinair kader, waarbij we cognitief, neuro-biologisch, en ecologisch onderzoek met elkaar verbinden om antwoorden te bieden op deze vele vragen. We zullen voornamelijk focussen op de sociale en natuurlijke omgeving tijdens de eerste levensfases. In eerdere studies was het vaak moeilijk om oorzaak en gevolg van elkaar te onderscheiden, maar wij kunnen dit nu nauwkeurig en systematisch onderzoeken in het nieuwe project.”

Het bijzondere in het onderzoek is dat de link wordt gemaakt tussen dierlijk en menselijk gedrag. Frederick Verbruggen: “In dit project focussen we volledig op het gedrag van vogels in (semi-) natuurlijke omgevingen. Dierlijk gedrag kan namelijk als een spiegel fungeren voor menselijk gedrag, en op een aantal vlakken zijn de gelijkenissen tussen mens en dier groter dan de verschillen. Zo onderzoeken we bijvoorbeeld wilde meeuwen omdat deze heel interessante individuele verschillen vertonen. Hiervoor hebben we – vanuit de psychologie, biologie en diergeneeskunde –een samenwerking op touw gezet met het Vogelopvangcentrum van Oostende en het Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek. Op deze manier kan ons theoretisch onderzoek overigens ook een impact hebben op vlak van rehabilitatie en herintroductie van soorten. Een ‘win-win’ dus …”

Sepsis: onderzoek dat levens redt

De onderzoeksgroep van professor Claude Libert (faculteit Wetenschappen) zal met de Methusalem-financiering verder onderzoek doen naar sepsis. Deze ziekte, ook wel ‘bloedvergiftiging’ genoemd, is verantwoordelijk voor maar liefst 1 op de 5 sterfgevallen per jaar op onze planeet.

Claude Libert: “Dit enorme getal -het gaat om 11 miljoen doden per jaar, onder wie 4 miljoen kinderen- komt doordat we nog steeds niet weten wat nu precies de details zijn van het verloop van de ziekte en waar we kunnen ingrijpen om deze ziekte te stoppen. Daar willen we met ons project verder op werken. Zo richten we ons op nieuwe bevindingen met betrekking op enkele vitale stofwisselingswegen in de lever die tamelijk plots, in sepsis, stilvallen. Dit onderzoek wordt uitgevoerd bij muizen. Ook willen we de brug slaan met de ziekte bij de mens door studies rond sepsis uit te voeren bij varkens - sepsis is overigens ook een enorm probleem in de varkens- en veeteelt. We willen ook de bedrijfswereld, die erg afkerig staat in het investeren in sepsis, over de streep trekken door informatiecampagnes op poten te zetten en bedrijven bij het onderzoek te betrekken.”

Op de bres voor het Congolees regenwoud

Het onderzoek van het team van professor Pascal Boeckx (vakgroep Groene Chemie en Technologie) vindt plaats in het Congobekken, het tweede grootste regenwoud op aarde dat zich uitstrekt over verschillende landen in Centraal-Afrika. Het Congobekken wordt veel minder bestudeerd dan zijn grote broer: het Amazonewoud. Nochtans is het een zeer belangrijk ecosysteem voor de globale biodiversiteit, de water- en koolstofcyclus en de klimaatproblematiek. 

Pascal Boeckx: “Maar het voortbestaan van het regenwoud wordt bedreigd. Maar liefst 65% van de branden op onze planeet komen voor in Afrika - helaas halen die vele kleinschalige branden niet het “nieuws van de dag”. Ze zijn het resultaat van een bevolking die voor hun voedsel- en energievoorziening - houtskool is dé energiebron bij uitstek in Afrika - direct afhankelijk is van dit tropisch bos. Elke dag verdwijnt er op die manier een stuk regenwoud. Ons onderzoek is gericht op deze socio-ecologische mismatch: hoe kunnen we de ecosysteemfuncties van het regenwoud behouden én samen met de bevolking duurzame landbouwtechnieken ontwikkelen zodat zij in hun levensonderhoud kunnen voorzien? Zeker gezien de bevolkingsexplosie die er zit aan te komen - tegen 2100 zal 4 op de 10 inwoners van onze planeet op het Afrikaanse continent wonen – zijn deze problemen urgenter dan ooit.”

“De Methusalem-funding zal daarnaast ook het Europees-Belgisch fluxtoren project -CongoFlux- kunnen blijven financieren. Met deze klimaattoren meten we onder meer de CO2-uitwisseling tussen de atmosfeer en het regenwoud, wat ons gegevens bezorgt over de rol van dit regenwoud binnen het globale klimaatvraagstuk. Met de funding zullen we ten slotte ook op zoek gaan naar oplossingen om de gedegradeerde stukken regenwoud -zeg maar: de afgebrande oppervlaktes- in hun oorspronkelijke diversiteit en functionaliteit te herstellen.”

Wiskunde: de taal van het universum

Van een geheel andere orde is de academische wereld van professor Michael Ruzhansky (vakgroep Wiskunde: Analyse, Logica en Discrete Wiskunde). Met zijn huidige groep wetenschappers, gevormd tijdens zijn FWO Odysseus 1 project, verricht hij fundamenteel onderzoek op het gebied van de wiskundige analyse en partiële differentiaalvergelijkingen. Met de Methusalem-financiering zal de groep zich verder toeleggen op wiskundig onderzoek dat de basis vormt voor diverse toepassingen. Het project richt zich op verschillende verwante richtingen in de wiskundige analyse (harmonische, niet-commutatieve, spectrale, tijd-frequentie, frame, microlokale analyse) alsook de theorie van partiële differentiaalvergelijkingen (elliptische, hyperbolische, evolutie, fractionele, en inverse problemen).

Michael Ruzhansky: “Wiskunde staat in het centrum van veel wetenschappen. Het is de taal bij uitstek om andere wetenschappen te benaderen. Van mobiele telefoons tot televisieschermen, van computers tot medische beeldvorming: de kern van al deze toepassingen is wiskundige analyse. Of zoals de Italiaanse astronoom, fysicus en ingenieur Galileo Galilei reeds in de 16e eeuw zei: Nature is written in mathematical language.”

Naar een volgende generatie draadloze netwerken

De onderzoeksgroep van professor Piet Demeester (vakgroep Informatietechnologie) zal de Methusalem financiering inzetten om de fundamenten te leggen voor de nieuwe generaties draadloze netwerken.

Piet Demeester: “Inderdaad: 6G en de netwerken die daarop zullen volgen: dat is ons onderzoeksdomein. De laatste 25 jaar is de wereld van de draadloze communicatie immens veranderd. Vandaag zijn netwerken dé oplossing om mensen en dingen met het internet te verbinden. Onze onderzoeksgroep schakelt een versnelling hoger en richt zich op 6G en verder, waarbij de ‘bitrate’ exponentieel stijgt tot maar liefst 1TBit/seconde (TBit of ‘terabit’, waarbij een bit staat voor de snelheid van informatieoverdracht, nvdr). De toepassingen van ons onderzoek vind je overal in ons dagelijks leven, van gsm’s over virtuele realiteit tot artificiële intelligentie.”

Nieuwe behandeling voor astmapatiënten

Maar liefst 300 miljoen mensen lijden wereldwijd aan één of andere vorm van astma. Dit is een chronische ontstekingsziekte van de luchtwegen die verschillende uitingsvormen kan hebben, en die meestal behandeld wordt met puffers waarin ontstekingsremmers zitten. Bij ongeveer 10% van de astmapatiënten werken de huidige behandelingen onvoldoende, en is er sprake van voortdurende achteruitgang van de longfunctie. Het team van wetenschappers rond professor Bart Lambrecht (vakgroep Inwendige Ziekten en Pediatrie) wil de Methusalem-financiering inzetten om betere behandelingen te vinden voor deze patiëntengroep.

Bart Lambrecht: “Een aanzienlijk deel van de ernstige astmapatiënten heeft zogenaamde ‘persisterende luchtwegobstructie’, die niet zozeer veroorzaakt wordt door ontsteking maar door ophoping van erg taai slijm in de vorm van slijmproppen waarin zich veel eiwitkristallen en dode cellen bevinden. We denken dat deze taaie slijmproppen ten eerste een simpele verklaring bieden voor de blijvende verstopping van de luchtwegen, en ten tweede ook zo irriterend zijn voor de luchtwegen en het afweersysteem, dat de ziekte juist in de buurt van die proppen in stand gehouden wordt. De komende jaren gaan we specifiek inzetten op dit aspect van de ziekte, en hoe we de diagnose voor patiënten kunnen verbeteren. We hopen unieke therapieën te kunnen ontwikkelen om de proppen en hun schadelijke invloed te neutraliseren. Voor de patiënten zal dit een wereld van verschil betekenen waardoor hun aandoening - eindelijk - behandelbaar zal worden.  Voor ons wetenschappers is dit een uitdaging omdat we klinisch werk met fundamenteel onderzoek in de immunologie en moleculaire biologie samen kunnen brengen, ten bate van de patiënt.”