Universiteit Gent blinkt uit met zes prestigieuze ERC Advanced Grants

UGent-projecten geselecteerd voor financiering

De nieuwe subsidies zullen baanbrekend onderzoek ondersteunen op een breed scala aan gebieden, van levenswetenschappen en natuurwetenschappen tot sociale wetenschappen en geesteswetenschappen.

Onder de laureaten van de UGent:

• Veronique Van Speybroeck schrijft geschiedenis als de eerste aan de UGent die de volledige ERC-trilogie binnenhaalt: een Starting Grant, een Consolidator Grant én nu een Advanced Grant.
• Clay Holroyd is de eerste aan de UGent die twee Advanced Grants ontvangt.
• Bruno De Geest en Martin Guilliams (VIB/UGent) behaalden eerder al een Consolidator Grant.
• Voor Dagmar D’hooghe en Klaas Vandepoele (VIB/UGent) is dit hun eerste ERC-beurs.

Deze erkenning onderstreept niet alleen de wereldklasse van het onderzoek aan de UGent, maar bevestigt ook haar rol als motor van innovatie in Europa.

De winnende projecten

MATRACs: veilige en krachtige immunotherapie (Bruno De Geest)

Immunotherapie is een baanbrekende aanpak in kankerbehandeling. Helaas profiteert slechts een beperkt aantal kankerpatiënten volledig van de momenteel beschikbare immunotherapieën, hetzij vanwege de beperkte effectiviteit bij het bereiken van de tumor, hetzij door immuungerelateerde bijwerkingen. Daarom zijn technologieën die immuungemedieerde antitumoreffecten naar de tumormicro-omgeving richten, van groot belang. Het huidige paradigma voor tumorgerichte toediening is echter afhankelijk van het identificeren van specifieke oppervlaktemarkers op kankercellen. Aangezien dit voor veel tumoren onbekend is, bestaat er behoefte aan technologie die tumoren op een antigeen-agnostische manier kan targeten.

In zijn ERC-project ontwikkelt Bruno De Geest de Marker-Agnostic Tumor-Anchoring Chimera (MATRAC)-technologie, die gebruikmaakt van universele kenmerken van de tumormicro-omgeving voor gerichte immuunmodulerende therapieën. MATRAC-technologie heeft het potentieel om veilige, maar krachtige immunotherapie mogelijk te maken voor een breder scala aan patiënten.

POLY-DESIGN: een geavanceerd ontwerp van duurzame processen met polymeren (Dagmar D’hooge)

Polymeren spelen een belangrijke rol in ons dagdagelijks leven, wat blijkt uit de vele basisproducten en hoogtechnologische toepassingen waarin ze opduiken. Een maatschappelijk en wetenschappelijk doel is om de productie van deze polymeren duurzamer te maken, alsook hun levensduur te verlengen door het incorporeren van multifunctionaliteit.

In POLY-DESIGN zal Dagmar R. D’hooge en zijn team geavanceerde experimentele en modelleringstechnieken eerst toepassen om de meest kritische parameters doorheen het polymeerproductieproces te identificeren. In een volgende stap wordt het potentieel en duurzaamheidsniveau van de betreffende polymeerapplicatie gemaximaliseerd. Op deze manier zal een multi-directioneel ontwerp mogelijk worden voor polymeerproductie, - modificatie and -recyclage in de plaats van een mono-directioneel ontwerp, waarbij fundamentele principes uit de chemie, fysica en ingenieurswetenschappen ingebed worden.

LegoLiver: (Re)constructie van de lever met elke cel als bouwsteen (Martin Guilliams)

Martin Guilliams en zijn team van het VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek ontvangen een ERC-subsidie voor hun project LegoLiver, waarin ze elke levercel als een bouwsteen beschouwen. Het doel is te begrijpen hoe individuele levercellen zich vermenigvuldigen en reorganiseren tot een functioneel orgaan tijdens leverregeneratie en tijdens levergroei bij pasgeborenen.

De lever heeft een verbazingwekkend vermogen om zichzelf te herstellen, maar dit vermogen heeft zijn grenzen. Na een grote operatie om levertumoren te verwijderen, kan bij sommige patiënten leverfalen optreden als de lever niet snel genoeg herstelt, wat voor één op de drie patiënten fataal is. Eerdere pogingen om de regeneratie van de lever te stimuleren waren gericht op het versnellen van de groei van hepatocyten (een van de belangrijkste levercellen), maar deze behandelingen waren niet succesvol.

Het team van Guilliams heeft ontdekt dat de lever bestaat uit zich herhalende structuren bestaande uit vier soorten cellen die samenwerken. Met deze ERC-subsidie gaan ze in verschillende biologische modellen onderzoeken waarom deze structuren zich zo goed kunnen vermenigvuldigen in pasgeborenen, maar niet in volwassenen. Ze zullen geavanceerde technieken gebruiken zoals multiplexed imaging, single-cell analyse en 'functional screens' om nieuwe manieren te vinden om leverregeneratie te bevorderen.

Door methoden te vinden om leverregeneratie te versnellen hopen de onderzoekers kankerpatiënten te helpen die momenteel niet geopereerd kunnen worden. Ook zou dit meer levertransplantaties met levende donoren mogelijk maken, omdat chirurgen dan kleinere stukjes lever zouden kunnen gebruiken.

CONTROLMAP: een nieuwe, formeel wiskundige theorie van cognitieve inspanning (Clay Holroyd)

Het ervaren van cognitieve inspanning is een integraal onderdeel van de alledaagse menselijke ervaring. Het is een kernconstruct in psychologische gedragstheorieën en draagt bij aan verschillende psychiatrische stoornissen zoals ADHD en depressie. Maar ondanks tientallen jaren onderzoek blijven de neurale oorsprong en het functionele doel van cognitieve inspanning slecht begrepen. Dit is een van de belangrijkste openstaande vragen in de cognitieve neurowetenschappen en een grote uitdaging voor het onderzoek naar geestelijke gezondheid.

Onlangs heeft Clay Holroyd een nieuwe, formeel wiskundige theorie van cognitieve inspanning voorgesteld die concepten uit de analyse van dynamische systemen, lineaire controletheorie (LCT), kunstmatige neurale netwerken (ANN's), cognitieve psychologie en neurofysiologie samenbrengt. De theorie relateert cognitieve inspanning aan het feit dat de neuroanatomie en neurofysiologie van de hersenen sommige neurale toestanden energie-efficiënter maken dan andere. In het bijzonder introduceerde hij het concept van de “controllosphere”, een energie-inefficiënt gebied van de neurale toestandsruimte dat geassocieerd wordt met hoge cognitieve controle, en stelde hij voor dat cognitieve inspanning dient om de systeemtoestand uit dit hoge-energiegebied te halen.

Het doel van dit ERC-project is om de controllosphere-theorie te testen. Dr. Holroyd zal ANN's gebruiken om menselijke gedrags- en neurale gegevens te simuleren die verzameld zijn in taken die mentale inspanning vereisen, en LCT toepassen op deze modellen om formele voorspellingen te doen over welke neurale representaties meer of minder inspanning vereisen. Vervolgens zal hij deze voorspellingen testen met behulp van een breed scala aan empirische technieken in een reeks experimenten met menselijke deelnemers. De vaststelling van een geverifieerde formele theorie van cognitieve inspanning zal een belangrijke leemte opvullen in de cognitieve neurowetenschappen van cognitieve controle, de klinische praktijk sterk beïnvloeden en belangrijke inzichten verschaffen voor de ontwikkeling van nieuwe kunstmatige-intelligentiesystemen die een evenwicht vinden tussen de computationele functie en energieverbruik.

multiCODE: Artificiële intelligentie ontrafelt de gen-regelcode van planten (Klaas Vandepoele)

De plantenbiotechnologie staat voor een grote uitdaging: hoe ontwikkelen we gewassen die beter bestand zijn tegen stress, zoals hitte of droogte? Daarvoor moeten we niet alleen weten welke genen hierbij een rol spelen, maar ook precies begrijpen hoe en wanneer deze genen aan- of uitgezet worden. Dat gebeurt via een complexe “regelcode” in het DNA, waarbij bepaalde stukjes DNA en specifieke eiwitten (transcriptiefactoren) samenwerken. Dit regelsysteem is echter zo ingewikkeld, dat het met klassieke methoden nauwelijks te doorgronden is.

Hier komt Artificiële Intelligentie (AI), of kunstmatige intelligentie, om de hoek kijken. Het multiCODE-project van Klaas Vandepoele aan het VIB-UGent Centrum voor Plantenbiologie zet AI in om deze complexe regulerende code te ontcijferen. Door geavanceerde technieken zoals single-cell genomics (waarbij we genactiviteit in individuele cellen meten) te combineren met AI, kunnen onderzoekers enorme hoeveelheden data analyseren en verbanden leggen tussen genactiviteit, weefsels, en stressomstandigheden zoals droogte. Dit is een beetje alsof de AI de "code kraakt”. Het belang van AI ligt in het vermogen om enorme hoeveelheden gegevens te verwerken en hier betekenisvolle, vaak verrassende patronen uithalen die voor mensen onmogelijk te zien zouden zijn. Klaas legt uit: "Vooral “explainable AI” is een groot voordeel, omdat onderzoekers hiermee ook kunnen begrijpen waaróm AI bepaalde voorspellingen doet, wat nieuwe biologische inzichten geeft."

Deze voorspellende modellen kunnen vervolgens in de praktijk worden getest. Dit gebeurt onder andere via "synthetic promoter engineering", een techniek waarbij onderzoekers kunstmatige “schakelaars” maken om snel te kunnen testen hoe de pas ontdekte regulerende delen in planten werken. Door AI te combineren met experimentele validatie wil het team uiteindelijk ook nieuwe genetische schakelaars ontwerpen die planten helpen beter te reageren op stress. Dit is een enorme stap voorwaarts en draagt direct bij aan de voedselzekerheid in een veranderend klimaat.

TIME: De tijdsdimensie doorgronden om technologisch belangrijke nanoporeuze materialen te ontwikkelen (Veronique Van Speybroeck)

Met het TIME-project, heeft Veronique Van Speybroeck de ambitie om de tijdsdimensie volledig te doorgronden en te gebruiken bij het ontwerp van technologisch belangrijke nanoporeuze materialen voor katalyse en separaties. Toepassingen omvatten katalysatoren voor omzetting van CO₂ naar chemische bouwstenen of materialen die in staat zijn met hoge selectiviteit energie-efficiënte separaties door te voeren. 

Wanneer een stroom van moleculen over een nanoporeus materiaal wordt gestuurd, ondergaan deze een fascinerende reis waarbij verschillende gebeurtenissen optreden zoals adsorptie, reactie, diffusie. Nadat de moleculen enige tijd hebben doorgebracht in het rooster, verlaten ze het materiaal al dan niet in gewijzigde vorm. Elk van voorgaande processen wordt gekenmerkt door sterk verschillende lengte- en tijdschalen, variërend van de nano- tot de micrometerschaal en picoseconde- tot seconden/urentijdsschaal. Lengte- en tijdsfenomenen zijn overigens sterk met elkaar gekoppeld, elke verandering op de nanometerschaal heeft een impact op het verder tijdsverloop van de moleculen. 

Vandaag de dag, ontbreekt het ons aan kennis over alle tijdsaspecten van het geschetste moleculair traject. Hierdoor kunnen we de tijd niet gebruiken als controleparameter om de functionaliteit van nanoporeuze materialen voor belangrijke industriële toepassingen te sturen. 

Het TIME-project stelt een paradigmashift voor en heeft als doel om de tijdsdimensie van een  moleculair traject volledig te doorgronden van de nanoschaal tot het niveau van het kristaldeeltje met microschaaldimensies. De ambitie is om kinetische en tijdsinformatie te bekomen voor alle geschetste gebeurtenissen met kwantumaccuraatheid, en om zo overkoepelende reactie-/diffusiemodellen op te stellen voor het kristaldeeltje. Fundamenteel nieuwe methoden zullen ontwikkeld worden waarbij machinaal geleerde potentialen gekoppeld zullen worden met methoden om reactiepaden te ontdekken en kinetische modellen.   

De droom is om in de tijd te volgen wat er gebeurt met een stroom van moleculen tijdens een echt katalytisch- of scheidingsexperiment. De onderzoekers willen volledige controle krijgen over de tijd, voorspellen hoe lang moleculen spenderen in de katalysator en ontdekken hoe de katalysator verandert in functie van de tijd. Dit zal leiden tot intrigerende nieuwe ontwerpmogelijkheden, waarbij moleculen selectief kunnen opgevangen worden of de katalytische activiteit kan versterkt worden in bepaalde tijdsintervallen. Uiteindelijk wil het onderzoeksteam de activiteit, levensduur en evolutie van een katalysator volledig controleren in tijd en ruimte.   

ERC Advanced Grants 2024

Van de 281 toponderzoekers in Europa die dit jaar een Advanced Grant ontvangen, zijn er zes verbonden aan de Universiteit Gent—waarvan twee ook actief zijn aan VIB. Deze beurzen behoren tot de meest prestigieuze en competitieve binnen de EU en ondersteunen baanbrekende projecten met het potentieel om grote wetenschappelijke doorbraken te realiseren.

De Universiteit Gent blijft de beste Belgische universiteit en staat op de vijfde plaats in Europa wat betreft het verwerven van ERC-financiering. Met een succesratio van 44,5% scoort de UGent vier keer beter dan het Europese gemiddelde van 11%.

De ERC Advanced Grants maken deel uit van het Horizon Europe-programma van de EU en verdelen in totaal €721 miljoen aan financiering voor grensverleggend onderzoek.

Meer over ERC

De ERC, opgericht door de Europese Unie in 2007, is de belangrijkste Europese financieringsorganisatie voor excellent grensverleggend onderzoek. Het financiert creatieve onderzoekers van elke nationaliteit en leeftijd om projecten in heel Europa uit te voeren. De ERC biedt vier kernsubsidieregelingen: Starting Grants, Consolidator Grants, Advanced Grants en Synergy Grants. Met zijn aanvullende Proof of Concept Grant-regeling helpt de ERC begunstigden de kloof te overbruggen tussen hun baanbrekende onderzoek en de vroege fasen van de commercialisering ervan.

“Ekaterina Zaharieva, European Commissioner for Startups, Research, and Innovation, zei: ‘These ERC grants are our commitment to making Europe the world’s hub for excellent research. By supporting projects that have the potential to redefine whole fields, we are not just investing in science but in the future prosperity and resilience of our continent. In the next competition rounds, scientists moving to Europe will receive even greater support in setting up their labs and research teams here. This is part of our “Choose Europe for Science” initiative, designed to attract and retain the world’s top scientists.”

Onderzoekers binnen en buiten de Universiteit Gent die een ERC Grant willen aanvragen bij onze universiteit als gastinstelling, kunnen voor advies en ondersteuning contact opnemen met het EU-team.

• Meer over ERC Grants
• ERC grantees aan de Universiteit Gent

Contact

EU-team UGent, eu-team@ugent.be