UNLOCK
UNLOCK - Microbiële diversiteit ontsluiten voor de samenleving
Micro-organismen kunnen veel processen uitvoeren die nuttig zijn voor de mensheid, zoals het omzetten van melk in kaas, het gezond houden van de darmen van mensen en dieren en het zuiveren van ons water en milieu. Tot nu toe hebben we, sterk afhankelijk van zuivere culturen, slechts minder dan 1% van de in de natuur voorkomende micro-organismen benut. In Wageningen en Delft is de UNLOCK-onderzoeksfaciliteit gebouwd, die het mogelijk maakt om microbiële functionaliteiten in natuurlijke en door de mens gecreëerde microbiële ecosystemen te ontdekken, te karakteriseren, te optimaliseren en te benutten om een aantal van de belangrijkste maatschappelijke uitdagingen op het gebied van voedselveiligheid en -productie, de gezondheid van mens, dier en milieu, en het gebruik van biologische hulpbronnen en de duurzame productie van biogebaseerde chemicaliën op te lossen.
Infrastructuur en gebruikersdiensten
Met UNLOCK hebben Wageningen University en Delft University of Technology hun krachten gebundeld om de expertise van de betrokken onderzoeksgroepen te integreren in vier complementaire platforms. Het eerste platform is het Biodiscovery Platform in Wageningen voor high-throughput ontdekking en karakterisering van nog niet gekweekte microben, met specifieke aandacht voor veeleisende anaëroben. Het tweede platform in Wageningen, het Modular Bioreactor Platform, is gericht op het onderzoeken van duurzame oplossingen voor milieu-uitdagingen, zoals de afbraak van (micro)verontreinigende stoffen, duurzame energieopwekking en terugwinning van grondstoffen uit complexe afvalstromen. Het Parallel Cultivation Platform is gevestigd in Delft en stelt gebruikers in staat om tientallen hoogwaardige kweekexperimenten in bioreactoren parallel uit te voeren voor een vergelijkende analyse van hoe procesvariabelen de systeemontwikkeling beïnvloeden. Online analysefaciliteiten en geavanceerde apparatuur voor vloeistofbehandeling maken een hoge-resolutieanalyse van de ontwikkeling van functionele systemen in de tijd mogelijk. Het vierde platform, het FAIR-Data Platform, eveneens gevestigd in Wageningen, maakt gegevensopslag, gegevensextractie en analyse van high-throughputgegevens mogelijk in een cloudgebaseerde infrastructuur. De gegenereerde gegevens zijn FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) door hun ontwerp, wat transparante procedures mogelijk maakt.
UNLOCK is een unieke infrastructuur voor het verkennen van nieuwe horizonten voor onderzoek naar microbiële gemeenschappen. Dankzij de soepele toegangsprocedure, de beschikbare experimentele hardware en de expertise van de betrokken onderzoekers maakt UNLOCK onderzoek mogelijk dat tot nu toe als te complex en te duur werd beschouwd voor één onderzoeker (of één onderzoeksgroep) om uit te voeren. UNLOCK staat open voor gebruikers van Nederlandse en internationale universiteiten, kennisinstellingen en bedrijven die streven naar uitmuntendheid, waardoor zij in de unieke positie komen om onderzoek te doen met een ongekende snelheid en resolutie.
Voorbeelden/beschrijving van het type onderzoek
UNLOCK is een experimenteel en dataplatform dat baanbrekend onderzoek en kennisuitwisseling mogelijk maakt op het gebied van natuurlijke en gedefinieerde mengsels van micro-organismen. Dergelijke microbiële gemeenschappen zijn van cruciaal belang voor bijvoorbeeld individuele gezondheidsvraagstukken, maar ook voor de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen in verband met microbiële activiteit. UNLOCK faciliteert onderzoek dat bijdraagt aan het oplossen van grote maatschappelijke uitdagingen waar we de komende decennia voor staan op het gebied van voedselproductie, gezondheid, milieubescherming, klimaatverandering en duurzame productie van plug-in commodity chemicaliën.
Hoewel natuurlijke en door de mens gecreëerde ecosystemen worden gekenmerkt door een enorme microbiële diversiteit, is onderzoek naar microbiële gemeenschappen in het verleden uitgevoerd met een beperkt aantal stammen die uit deze ecosystemen zijn geïsoleerd. Door deze aanpak hebben we een groot deel van het microbiële potentieel dat in de natuur beschikbaar is, over het hoofd gezien. Moleculaire, kweekonafhankelijke methoden hebben aangetoond dat we niet meer dan 1% van de natuurlijke microbiële diversiteit hebben kunnen isoleren, bestuderen en gebruiken. Bovendien zijn biotechnologische productieprocessen momenteel sterk afhankelijk van zuivere culturen met een enkele functionaliteit, terwijl gemengde microbiële gemeenschappen inherent interessante emergente eigenschappen hebben.
Er zijn dus drie belangrijke beperkingen in onze huidige experimentele procedures voor onderzoek naar microbiële gemeenschappen: (i) het gebrek aan (middelgrote tot) high-throughput kweekfaciliteiten voor vergelijkende analyse van de ontwikkeling van microbiële ecosystemen, (ii) de effectieve integratie van deze kweekstudies met moleculaire systeemkarakterisering, en (iii) de transparante en uniforme opslag en verwerking van de gegenereerde gegevens. Het zijn precies deze drie beperkingen die UNLOCK zal aanpakken door onderzoek naar gemengde microbiële gemeenschappen op een ongekende schaal en met een ongekende efficiëntie mogelijk te maken.
Hoe krijgt u toegang tot de infrastructuur?
Het belangrijkste doel van UNLOCK is om academische onderzoekers gesubsidieerde toegang te bieden tot een faciliterende infrastructuur voor het bestuderen, ontwikkelen en gebruiken van gemengde microbiële gemeenschappen. Potentiële gebruikers dienen een voorstel in dat grondig wordt beoordeeld door het onafhankelijke Projectevaluatiecomité van UNLOCK, dat binnen een maand feedback geeft. Goedgekeurde, op excellentie gerichte projecten gaan door met een gebruikersovereenkomst, die toegang tot de faciliteiten verleent tegen een nominale vergoeding. Bovendien kan 20 % van de capaciteit worden gebruikt voor pay-per-use-toegang tot de faciliteit door industriële gebruikers tegen marktconforme tarieven.