NWO honoreert aanvragen in de Open Competitie ENW-M

De onderwerpen van de toegewezen projecten variëren van het bestuderen van katalyse in een gecontroleerde omgeving, de ontwikkeling van een betere qubits voor quantumcomputing, een onderzoek naar herintroductie van grote grazers om schorren klimaatbestendig te maken, en de rol van natural killer cellen in de bestrijding van vogelgriep virus.

De volgende aanvragen zijn gehonoreerd (in alfabetische volgorde van auteur):

Quantum Conversaties: Een Sprong Voorwaarts met Nieuwe Qubits
Dr. Christian Andersen (TU Delft)
In kwantumcomputing gebruiken we 'qubits', net zoals huidige computers bits gebruiken. De 'fluxonium qubit' is een nieuwere soort die kwantumcomputers zou kunnen verbeteren. Maar er is een uitdaging: ervoor zorgen dat deze qubits efficiënt "aantekeningen vergelijken" of de juiste data delen, wat wij 'pariteitsmetingen' noemen. Ons team is pionier in een methode om dit proces beter te maken voor deze nieuwe qubits. Succes hierin zou de kwantumcomputing kunnen revolutioneren, wat leidt tot nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen.

De twist van de natuur ontrafelen: onderzoek naar de ontwikkeling van het chirale hart bij zebravissen
Prof.dr.ir. Jeroen Bakkers (Hubrecht Institute)
Dit project duikt in de ontwikkeling van chirale structuren, vergelijkbaar met de spiralen in schelpen of de asymmetrische vormen in levende organismen. Het duikt in de wisselwerking tussen links-rechtspatronen en weefselvorming en onderzoekt hoe het hart zijn unieke asymmetrie ontwikkeld. Door zich te concentreren op de asymmetrie van het hart in zebravis embryo's, onderzoekt het de genen en mechanismen die de links-rechtsoriëntatie tijdens de ontwikkeling bepalen. Dit onderzoek biedt cruciale kennis om te begrijpen hoe levende organismen asymmetrische structuren creëren en zal licht werpen op ernstige hartaandoeningen bij pasgeborenen.

Twist is de truc
Prof. Tamalika Banerjee & Prof.dr. Bart Kooi (Rijksuniversiteit Groningen)
Om de exponentiële groei van het energiegebruik voor ICT toepassingen het hoofd te bieden, is er urgent behoefte aan nieuwe computerparadigma’s gebaseerd op innovatieve materiaalsystemen. Hier stellen we een nieuwe benadering voor waarbij losse nanolagen van een multiferroïsch oxide gestapeld worden met een gecontrolleerde twist voor het genereren van moiré patronen. Daaruit voortkomende magnetoelectrische eigenschappen en atomaire structuren zullen bestudeerd worden met geavanceerde technieken waarbij o.a. magnon transport en ferroelectrische verplaatsingen op atomaire schaal onderzocht worden. Dit is een belangrijke stap voorwaarts bij het toepassen van deze kwantummaterialen in nieuwe energiezuinige computer hardware voor bijvoorbeeld in-memory en edge computing applicaties.

Precisiechemie om de grootte, vorm en oppervlaktefunctionaliteit van nanodeeltjes te beheersen
Dr. Matthias Barz & Dr. Sebastian Pomplun (Universiteit Leiden)
De combinatie van geavanceerde vaste fase peptidesynthese en levende polymerisatiemethoden stelt het Pept(o)Body-project in staat om monodisperse synthetische nanodeeltjes te ontwikkelen, waarin grootte, vorm en ruimtelijke rangschikking van oppervlaktefunctionaliteit met moleculaire precisie kunnen worden gecontroleerd. Deze nieuwe methodologie biedt toegang tot volledig synthetische antilichaammimetica met het baanbrekende potentieel om de kosten van immuuntherapieën te verlagen, ze breed beschikbaar te maken of de volgende generatie van antilichaam-drug-conjugaten met superieure therapeutische werkzaamheid tot stand te brengen.

Hartfalen en de dubbele last van ondervoeding
Dr. Nils Bömer (Universitair Medisch Centrum Groningen)
Wereldwijd zijn jaarlijks 11 miljoen sterfgevallen toe te schrijven aan slechte voeding, met ultra-bewerkte voedingsmiddelen als belangrijke boosdoeners voor obesitas en hartfalen. Het fenomeen “ondervoeding én overgewicht” neemt wereldwijd toe door de stijgende kosten van gezonde voeding. Hartfalen, waarbij het hart moeite heeft voldoende bloed te pompen, treft jaarlijks bijna 38.000 Nederlanders. Ondanks medicijnen die symptomen verlichten, blijft de prognose slecht. Lage selenium niveaus bij hartfalen zijn geassocieerd met verminderdelevenskwaliteit. PREVENT-SeD wil de schadelijke effecten van seleniumtekort begrijpen en preventiestrategieën ontwikkelen door innovatief onderzoek, gaande van cellen en ‘gefabriceerd’ hartweefsel, via een diermodel, naar eeneerste studie bij mensen.

Hoeven voor klimaat? Kan de herintroductie van grote grazers schorren klimaatbestendig maken?
Dr. Marjolijn Christianen & Dr. Jim van Belzen (Wageningen University & Research/Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee)
Het terugbrengen van grote grazers, door strategische herintroductie of passief beheer, biedt hoop om het verlies aan biodiversiteit te stoppen en klimaatbestendigheid van de kust te versterken maar het is onduidelijk hoe en wanneer dit werkt. WildMarsh legt hiervoor een sterke wetenschappelijke basis en identificeert 'hoopgevende plekken' in Europa waar grazers de veerkracht van schorren tegen klimaatuitdagingen (zoals zeespiegelstijging, hittegolven) kan vergroten. Wetenschappers en stakeholders ontwikkelen tools voor beoordeling van ecosysteem-veerkracht na begrazing, waarbij het publiek meedoet via dataverzameling en kunst. Met behulp van geavanceerde ecologische-experimenten, remote sensing, deep learning en burgerwetenschap baant WildMarsh de weg voor een veerkrachtiger wilde kusttoekomst.

Tegengaan van hongerige afweercellen in tumoren om kanker te genezen
Dr. Bart Everts & Prof.dr. Sander van Kasteren (Leids Universitair Medisch Centrum/Universiteit Leiden)
Afweercellen hebben veel voedsel nodig om genoeg energie te hebben om ziektes zoals kanker te bestrijden. Maar in tumoren, wordt dat voedsel door tumorcellen weggekaapt, waardoor er weinig overblijft voor de afweercellen. Mogelijk zorgt dit ervoor dat ze niet meer goed de tumor kunnen opruimen. Maar hoe precies deze ‘honger’ het gedrag van deze afweercellen verandert weten we nog niet. Wij gaan in dit project eerst meten hoeveel afweercellen in tumoren werkelijk te eten krijgen en dan kijken of we door ze efficientere eters te maken, ze weer genoeg voedsel binnen krijgen om de tumor beter op te kunnen ruimen.

Van druppel tot regen - turbulentie telt
Dr. Wiebke Frey (Wageningen University & Research)
Om van wolkendruppels regendruppels te maken is het nodig dat druppels botsen en samensmelten. Door computersimulaties zijn we ons bewust geworden van het belang van turbulentie in dit proces, maar de juiste metingen om onze hypotheses te bevestigen zijn nog afwezig. Dit project zal deze metingen verschaffen door middel van unieke windtunnelexperimenten, waarin we druppels in detail kunnen bestuderen in een turbulente omgeving die we precies kunnen sturen. Met de combinatie van deze metingen en hoge-resolutie 3D computersimulaties willen wij het begrip van regenvorming verhogen, om uiteindelijk zo betere weersvoorspellingen te maken.

Kleine dingen maken grote dingen mogelijk: Modelreductie op variëteiten van port-Hamiltoniaanse systemen
Dr. Silke Glas (Universiteit Twente)
Port-Hamiltoniaanse (pH) systemen worden gebruikt in praktische toepassingen zoals netwerkmodellering en robotbesturing. Ze hebben wenselijke fysische eigenschappen maar missen gesloten oplossingen, wat resulteert in hoogdimensionale modellen die veel rekenkracht vereisen. Om berekeningen voor pH-systemen te versnellen, gebruiken we modelreductie (MOR). Het is echter mogelijk dat klassieke MOR-methodes niet voldoende benaderingskwaliteit bieden, dus onderzoeken we een benadering die MOR op vari¨eteiten wordt genoemd. Bovendien is het cruciaal dat het gereduceerde model dezelfde fysische eigenschappen behoudt als het hoog-dimensionale pH-systeem. Daarom is er behoefte aan de ontwikkeling van structuurbehoudende MOR op vari¨eteiten voor pH-systemen om rekenefficiënte gereduceerde modellen te verkrijgen.

Katalyse die swingt
Prof.dr. Syuzanna Harutyunyan (Rijksuniversiteit Groningen)
Het levensritme wordt georkestreerd door oscillerende systemen, tot op cellulair en zelfs moleculair niveau. Hoewel oscillaties cruciaal zijn voor de chemie in de natuur, staat het gebruik ervan in de synthetische chemie nog in de kinderschoenen. De meeste kunstmatige chemische oscillatoren vereisen barre omstandigheden, waardoor ze ongeschikt zijn voor de meeste toepassingen, en houden alleen de tijd bij. Onlangs hebben we een ander type chemische oscillator ontworpen: gebaseerd op eenvoudige, organische moleculen en in staat om periodiek andere reacties te katalyseren. We willen nu verschillende toepassingen van dit systeem ontwikkelen en meer oscillatoren ontwerpen met verschillende eigenschappen en katalytische functies.

Jouw perceptie is niet de mijne: hoe serotonine en omgeving in het vroege leven zintuiglijke verwerking vormen
Prof.dr. Judith Homberg (Radboud Universiteit)
Onze perceptie van de wereld bepaalt hoe we erop reageren. Hoewel het algemeen bekend is dat er grote individuele verschillen in perceptie zijn, is verrassend weinig bekend hoe de individuele verschillen ontstaan. Sensorische corticale gebieden worden gevormd tijdens kritieke perioden van ontwikkeling. Kritieke periodes zijn voorgeprogrammeerd, maar worden ook beïnvloed door veranderingen in de omgeving en neuro modulerende tonus, waaronder serotonine. Dit project heeft tot doel te verhelderen hoe vroege veranderingen in serotonineniveaus en de omgeving onafhankelijk en samen de plasticiteit tijdens de kritieke periode uni- en multi-sensorische informatieverwerking beïnvloeden, en of de plasticiteitsveranderingen worden ingehaald of niet in volwassenheid.

De rol van killer cellen in de bestrijding van vogelgriep virus
Dr. Christine Jansen (Wageningen University & Research)
Laag pathogene vogelgriepvirussen geven milde symptomen in kippen, hoog pathogene virussen zijn dodelijk en kunnen ook mensen infecteren. Studies bij zoogdieren benadrukken de rol van Natural Killer (NK) cellen bij de bestrijding van griep. Hoewel ook kippen NK cellen hebben, is hun rol bij de bestrijding van het vogelgriepvirus niet duidelijk. Dit project richt zich op het ontwikkelen van nieuwe technologie om te onderzoeken hoe kippen NK cellen worden geactiveerd door vogelgriepvirussen. Deze kennis kan op termijn leiden tot nieuwe vaccinatie mogelijkheden.

Katalyse in gecontroleerde omgeving
Dr. Nikolay Kosinov (Technische Universiteit Eindhoven)
Katalyse, het werkpaard van de chemische industrie, is verantwoordelijk voor meer dan 90% van de commerciële chemicaliën. De ontwikkeling van efficiëntere katalytische materialen vormt de kernuitdaging voor de katalysewetenschap in het tijdperk van duurzame chemie. Dit project onderzoekt een nieuw concept: kracht-responsieve heterogene katalyse. We zullen ultra-flexibele grafeenstructuren met goed gedefinieerde palladiumsites als katalysatoren gebruiken voor de selectieve waterstofatie van gesubstitueerde arenen. De omgeving in deze katalysatoren kan reversibel worden aangepast met mechanische kracht. Dit concept kan ongekende mogelijkheden bieden om de snelheid en selectiviteit van katalytische reacties te beheersen.

Als het ijs- en ijskoud is
Prof.dr. Bas van de Meerakker (Radboud Universiteit)
Bij extreem lage temperaturen gedraagt de natuur zich heel anders dan bij kamertemperatuur. De wetten van de quantummechanica gaan dan gelden, die zeggen dat materie zich gaat gedragen als golven in plaats van als deeltjes. De onderzoekers gaan methoden ontwikkelen waarmee moleculen bij extreem lage temperaturen van 10 mK met elkaar botsen. Dit leidt tot bizarre verschijnselen, die theoretisch wel voorspeld zijn, maar nog nooit experimenteel waargenomen. De onderzoekers gaan deze effecten zichtbaar maken met bijzondere laser detectie en imaging methoden.

Small RNA overerving in planten: van moleculen tot mechanismen
Dr. Michael Nodine (Wageningen University & Research)
Kleine RNA's zijn ideale moleculen waarmee ouders de initiële groei van hun nakomelingen kunnen sturen en hun toekomstige gedrag kunnen beïnvloeden. Hoewel dit steeds meer erkend wordt bij dieren, is er nauwelijks iets bekend over kleine RNA-overerving bij planten, die een groot potentieel hebben voor landbouwverbetering. Dit onderzoek is erop gericht om vast te stellen hoe ouders kleine RNA's gebruiken om de vroege groei van hun nakomelingen te controleren en om (genetische) conflicten met hun partners of met zichzelf op te lossen.

Zorgt moleculaire drukte voor problemen tijdens veroudering?
Dr. Tessa Sinnige & Dr. Arnold Boersma (Universiteit Utrecht)
In levende cellen zitten grote moleculen zoals eiwitten en DNA dicht opeengepakt. Terwijl moleculen om ruimte vechten, kan het gebeuren dat ze aan elkaar blijven plakken. Het samenklonteren van eiwitten gebeurt in ziektes zoals alzheimer en huntington, maar ook tijdens normale veroudering. De onderzoekers gaan meten hoe dicht de moleculen opeengepakt zitten in de cellen van een klein wormpje, dat veel als modelorganisme gebruikt wordt in de biologie. Ze zullen onderzoeken of het drukker wordt in de cellen naarmate het wormpje veroudert en of dit inderdaad tot het samenklonteren van eiwitten leidt.

Kunnen oude cyanobacteriën onze planeet redden?
Dr. Joana Soares de Oliveira Martins (Technische Universiteit Delft)
Klimaatverandering is een van de grote uitdagingen van dit decennium, en co2-waardes stijgen wereldwijd naar zeer hoge niveaus. Om deze stijging te bestrijden wordt er onderzoek gedaan naar Engineering Living Materials (ELM’s): materialen die levende micro-organismes bevatten, zoals cyanobacteriën, en CO2 kunnen opnemen. Helaas is de efficiëntie van de huidige generatie ELM’s nog laag. Dit project richt zich op het verbeteren van deze opname-efficiëntie. Verschillende processen, die invloed hebben op de co2-opname van cyanobacteriën, zullen systematisch worden onderzocht. Het doel is om ELM’s met een hogere graad van koolstof-opname te ontwikkelen.

Van analyse naar getaltheorie via het Langlands programma
Dr. Maarten Solleveld (Radboud Universiteit)
Het weidse vergezicht van Langlands heeft verbanden tussen verschillende deelgebieden van de wiskunde blootgelegd. Dit voorstel bestudeert een speci eke, onbewezen link tussen aan de ene kant getaltheorie en aan de andere kant symmetriegroepen en analyse. Een bewijs van dit ene vermoeden verschaft meer inzicht in ten minste drie gebieden - een bijdrage aan de eenheid van de zuivere wiskunde.

Super-Opgeladen Immuuncellen (SPICE)
Prof.dr. Mangala Srinivas (Wageningen University & Research)
Dit onderzoek verkent het belang van zuurstof in ons lichaam. Cellen, met name immuuncellen, hebben zuurstof nodig om te functioneren, maar te veel of te weinig kan schadelijk zijn. Het onderzoek richt zich op het gebruik van speciale verbindingen genaamd perfluorocarbons (PFC's) om zuurstof te dragen. Eerder hebben we kleine deeltjes gemaakt met PFCs erin om cellen in het lichaam te "kleuren" voor beeldvorming. In dit project zullen we testen of dezelfde deeltjes cellen kunnen ondersteunen in zuurstofarme omgevingen, zoals tumoren of gebieden met infecties. Ons doel is om super-opgeladen immuuncellen (SPICE) te creëren die de behandeling van verschillende gezondheidsproblemen kunnen verbeteren.

Mechanica met een twist
Dr. Brian Tighe (Technische Universiteit Delft)
Als je een rubberen cilinder draait, wordt deze langer. Maar een cilinder gemaakt van kraakbeen wordt in plaats daarvan korter. Waar komt dit verschil vandaan en welke functies kan het dienen? Onderzoekers van de TU Delft gaan uitzoeken hoe de structuur van een materiaal dit vreemde effect controleert.

Spelend leren en fouten opsporen in software.
Prof. Frits Vaandrager & Dr. Petra van den Bos (Radboud Universiteit/Universiteit Twente)
Er wordt tegenwoordig zoveel nieuwe en complexe software ontwikkeld dat er onvoldoende specialisten zijn om al deze software goed te testen. In dit project ontwikkelen we daarom algoritmen voor het automatisch testen van software. Wij laten ons hierbij inspireren door hoe mensen fouten vinden. Mensen leren vaak hoe een nieuw apparaat (bijvoorbeeld een camera) werkt door er mee te spelen: ze drukken op knoppen en kijken wat er gebeurt. Spelenderwijs ontdekken ze zo ook ontwerpfouten, bijvoorbeeld dat een gebruikersinterface niet deugt. Onze algoritmen leren hoe een apparaat werkt door het te testen, en zijn daarbij voortdurend alert op software bugs.

Over Open Competitie ENW-M

De M-subsidie biedt onderzoekers de mogelijkheid om creatieve, risicovolle ideeën uit te werken en wetenschappelijke vernieuwingen tot stand te brengen die de basis kunnen vormen voor de onderzoeksthema’s van de toekomst. Er zijn drie categorieën M-subsidies: M-1 (1 wetenschappelijke positie), M-2 (2 wetenschappelijke posities in samenwerking) en M-invest (investeringen) die in onderlinge competitie beoordeeld worden.

Binnen deze M-ronde (pakket 23-2) zijn er in totaal 84 aanvragen behandeld, waarvan 58 M-1 aanvragen, 24 M-2 aanvragen en 2 M-invest aanvragen. Het bestuur heeft besloten om zes M-2 aanvragen en vijftien M-1 aanvragen te honoreren.