ERC Starting Grant voor tien Utrechtse onderzoekers

Tien Utrechtse onderzoekers ontvangen dit jaar een Starting Grant van de European Research Council (ERC). ERC kent de beurs van 1,5 miljoen euro toe aan acht wetenschappers van de Universiteit Utrecht en twee wetenschappers van het UMC Utrecht. Dankzij de beurs kunnen zij een eigen onderzoekproject opzetten, een onderzoeksteam samenstellen en wetenschappelijke ideeën uitwerken.

Verbindingen tussen cellen kunnen wel eens de eerste stap zijn geweest naar meercellig leven.

Laureaat Agatha Chaigne

Faculteit Bètawetenschappen

Bij het moment suprême van de celdeling, wanneer een cel zich daadwerkelijk in tweeën splitst, blijven beide cellen nog even met elkaar verbonden. Sommige cellen verbreken die verbinding snel, bij andere blijven ze lange tijd intact. Met haar ERC Starting Grant gaat bioloog Agathe Chaigne onderzoeken wat de functie is van langdurige celverbindingen.

Tot nu toe is verrassend weinig bekend over de functie van die verbinding. Mogelijk dienen ze als transportkanaal waarlangs cellen allerlei eiwitten kunnen uitwisselen. En andere mogelijkheid is de verbinding alleen maar dient om de cellen bij elkaar te houden. Om hier meer inzicht in te krijgen, gaat Chaignes team de verbinding onderzoeken bij stamcellen en eencellige organismen genaamd chonoflagellata. Deze organismen kunnen leven als losse cellen, maar kunnen ook als klompjes cellen bij elkaar blijven - dus met een verbinding tussen cellen.

"Celdeling is een van de interessantste processen in de biologie," zegt Chaigne. "Tijdens de celdeling ondergaan cellen hele grote veranderingen. Cellen heb je alle soorten en maten, maar in feite delen ze allemaal op dezelfde manier." Door de functie van de brug te ontdekken, hopen de onderzoekers meer te leren over hoe meercellig leven is ontstaan en hoe onze organen samenwerken. "De verbindingen kunnen wel eens de eerste stap hierin zijn geweest," aldus Chaigne.

Als een taalmodel bepaalde stereotypen leert of slecht presteert op bepaalde taken, komt dat vaak door de data waarmee het model getraind is.

Laureaat Dong Nguyen

Faculteit Bètawetenschappen

Natural Language Processing (NLP) is een technologie die computers helpt om menselijke taal te begrijpen en te gebruiken. Computermodellen binnen dit veld, zoals het taalmodel dat ChatGPT gebruikt, moeten worden getraind voordat ze gebruikt kunnen worden. Tot op heden gebeurt dat vooral met enorme hoeveelheden tekstdata. Pas sinds kort wordt er ook aandacht besteed aan het soort data dat je in een model stopt, vertelt Dong Nguyen. "Komen er in de trainingsdata verschillende onderwerpen aan bod? Zijn het alleen nieuwsberichten of ook andere teksten? Worden er verschillende schrijfstijlen en dialecten meegenomen? Soms kan een kleinere, zorgvuldig samengestelde dataset leiden tot een beter getraind model."

In haar project DataDivers streeft Nguyen ernaar om methoden te ontwikkelen waarmee je de diversiteit van datasets nauwkeurig kan meten. Ze onderzoekt ook hoe deze diversiteit het gedrag van modellen beïnvloedt. Op basis van haar bevindingen wil ze technieken ontwikkelen voor het genereren van diverse datasets en het trainen van modellen waarin deze diversiteit centraal staat. Hiermee hoopt ze bij te dragen aan de ontwikkeling van eerlijke en robuuste taalmodellen.

NLP wordt toegepast om bijvoorbeeld chatbots te maken, automatische vertalingen te genereren en bepaalde soorten tekst te herkennen, zoals haatberichten. De afgelopen jaren heeft het onderzoeksveld een enorme vlucht genomen, mede dankzij de opkomst van generatieve taalmodellen en hun applicaties, zoals ChatGPT.

Geformaliseerd redeneren over verwachtingen: Samengesteld, Geautomatiseerd, Snel, Betrouwbaar

Ik denk dat reinforcement learning, als een type machine learning, in de toekomst steeds meer zal worden toegepast.

Laureaat Matthijs Vákár

Faculteit Bètewetenschappen

Complexe data-analyse vraagt om tools en programmeertalen die automatisch wiskundig differentiëren én rekenen met kansen. We hebben echter geen goed inzicht in hoe we systemen kunnen bouwen die deze twee soorten berekeningen combineren. Dit gat in onze kennis beperkt de mogelijkheden voor verschillende toepassingen in machine learning en computationele wetenschappen, variërend van robotica tot bio-informatica.

Universitair docent Matthijs Vákár wil deze kloof dichten door nieuwe theorieën en praktische tools te ontwikkelen. Hiermee worden flexibele en efficiënte berekeningen mogelijk met zowel afgeleiden - die helpen bij het oplossen van optimalisatieproblemen - als waarschijnlijkheden - die helpen bij het kwantificeren van onzekerheid.

De nieuwe theorieën en technieken kunnen, bijvoorbeeld, een veelbelovend type machine learning naar een hoger niveau tillen: reinforcement learning. Volgens Vákár is dit belangrijk, omdat veel problemen in de echte wereld gestructureerd zijn op een manier die deze techniek vereist. "Ik denk dat dit type machine learning in de toekomst steeds meer zal worden toegepast", zegt hij.

Vákár en zijn team werken samen met domeinexperts om ervoor te zorgen dat ze zich richten op theorie en systemen die relevant zijn voor bestaande problemen. Uiteindelijk legt het project de basis die nodig is om toepassingen in de probabilistische data-analyse naar een hoger niveau te tillen.

Experimenten laten zien dat het idee werkt, maar we weten niet precies hoe. Met deze subsidie willen we inzicht krijgen in de onderliggende, fundamentele chemie.

Laureaat Ina Vollmer

Faculteit Bètawetenschappen

Veelgebruikte recyclingtechnieken vergen veel energie of brengen ongewenste chemische veranderingen met zich mee, waardoor het ’nieuwe’ plastic kwalitatief minder is. Universitair docent Ina Vollmer heeft een nieuwe recyclingtechniek ontwikkeld die plastic afbreekt met fysieke kracht in plaats van warmte. Op deze manier kunnen de lange polymeerketens waaruit plastic bestaat direct worden omgezet in monomeren. Het gebruik van kracht - in plaats van warmte - is duurzamer en levert kwalitatief betere bouwstenen op voor nieuwe plastic producten.

Vollmer en haar team hebben al laten zien dat de methode werkt in het lab. Dat deden ze met een baanbrekend experiment met supersterke knikkers in een kogelmolen, samen met stukjes plastic. Wanneer de molen draait, vermalen de knikkers het plastic totdat er alleen nog een beetje wit poeder overblijft. Het gas dat vrijkomt, bevat de monomeren die kunnen worden gebruikt om nieuwe kunststoffen te maken.

"Maar", zegt Vollmer, "we weten niet precies hoe dit werkt en met deze subsidie willen we inzicht krijgen in de onderliggende fundamentele chemie." De fundamentele kennis is nodig om dit soort recyclingmethoden te optimaliseren en op te schalen. Vollmer richt zich specifiek op polyethyleen en polypropyleen, waarvan bijvoorbeeld shampooflessen en yoghurtbakjes worden gemaakt.

Hurdiss: Grip krijgen op AAA+ ATPases gecodeerd door positieve-streng RNA-virussen

Dit ERC-project stelt ons in staat om op reis te gaan in geïnfecteerde cellen en een glimp op te vangen van hoe virussen worden gebouwd.

Laureaat Daniel Hurdiss

Faculteit Diergeneeskunde

Kleine RNA-virussen kunnen een grote impact hebben op de wereldwijde volksgezondheid. Een voorbeeld daarvan zijn Norovirussen, die, alleen al in Nederland, elk jaar meer dan een half miljoen mensen ziek maken. Voor kwetsbare mensen kunnen infecties ernstig en mogelijk levensbedreigend zijn. Momenteel zijn er geen vaccins of antivirale middelen beschikbaar om deze besmettelijke infectieziekten te bestrijden.

Uitdagend vooruitzicht

Ondanks hun relatief simpele opbouw kunnen kleine RNA-virussen onze cellen volledig verbouwen tijdens de infectie, waardoor de cellen transformeren in virusreplicatiefabrieken. Binnen deze replicatiefabrieken dienen virale eiwitten en gekaapte celeiwitten als platforms voor de productie van nieuwe virusdeeltjes. We begrijpen niet in detail hoe dit werkt, deels omdat het moeilijk is om deze replicatiecomplexen te zuiveren. Een andere mogelijkheid is om deze complexen te bestuderen in de geïnfecteerde cel, maar de kleine afmetingen van deze complexen maken dit uitdagend.

Replicatie-apparatuur

Met het ERC-project PicAAA gaat Hurdiss cruciale onderdelen van de virale replicatie-apparatuur bestuderen, met een specifieke focus op Norovirussen. Samen met zijn team gaat hij manieren ontwikkelen om onderdelen van de replicatie-apparatuur in elkaar te zetten in een reageerbuis en ook nieuwe methoden ontwikkelen om deze virusfabrieklocaties te lokaliseren in de context van besmette cellen. Uiteindelijk gaan ze moleculen ontwikkelen die onderdelen van replicatie-apparatuur van Norovirussen verstoren.

Weg vrijmaken voor nieuwe therapieën

Dit project gaat biochemie, moleculaire virologie en hypermoderne microscopietechnieken combineren om nieuwe fundamentele inzichten te leveren in hoe kleine RNA-virussen hun genoom combineren en deze verpakken in nieuwe virusdeeltjes. Dit project gaat de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van nieuwe antivirale therapieën.

RETIREWEL: Retirement across countries: A tripartite analysis of the welfare state, family care networks, and the retirement industry

Met deze beurs kan ik onderzoek doen naar twee belangrijke en kruisende wereldwijde trends: transnationale mobiliteit en vergrijzing.

Laureaat Dora Sampaio

Faculteit Geowetenschappen

Steeds meer mensen leven hun pensioenjaren in meer dan één land. Daar zijn verschillende redenen voor. Ze hebben een partner uit een ander land, ze willen dicht bij familieleden in het buitenland zijn, ze hebben misschien een deel van hun leven in het buitenland gewerkt, ze zijn op zoek naar beter betaalbare gezondheidszorg, betere klimaatvoorzieningen en/of ze willen hun levenslange spaartegoeden maximaliseren.

Deze complexe mobiliteit creëert nieuwe uitdagingen voor nationale welvaartsstelsels en gezinnen en zorgt voor nieuwe pensioenmarkten. Toch ontbreekt het ons nog aan een duidelijk inzicht in de interactie tussen deze verschillende belanghebbenden bij de voorbereiding op en tijdens hun pensionering. In het project RETIREWEL pakt Dora Sampaio deze puzzel aan. Ze richt zich op gepensioneerden en bijna-gepensioneerden, en onderzoekt de complexe kruispunten in drie migratiecorridors: Portugal-Brazilië, Nederland-Turkije en het Verenigd Koninkrijk-India. Het project zal fungeren als een nieuwe kennisbank om het heden en de toekomst van pensionering en de implicaties daarvan voor individuen en hun gezinnen, instellingen en lokale overheden in alle landen te begrijpen.

TOY vergroot ons begrip van de mogelijkheden en beperkingen van AI bij het creëren van (wetenschappelijke) kennis.

Laureaat Emily Sullivan

Faculteit Geesteswetenschappen

Van medische wetenschappen tot fundamentele natuurkunde, steeds meer wetenschappelijke vakgebieden gebruiken deep learning­ (DL) om problemen op te lossen of ontdekkingen te doen. Tegelijkertijd wordt DL in de samenleving gebruikt om informatie te geven en kennis te verspreiden.

Machine Learning in Science and Society: A Dangerous Toy? (TOY), een project dat wetenschapsfilosofie, epistemologie en ethiek van technologie combineert, onderzoekt onder leiding van Emily Sullivan de mogelijkheden en risico’s van DL voor het verkrijgen van kennis, zowel in de wetenschap als in de samenleving.

TOY gaat uit van de hypothese dat DL-modellen eigenlijk toy models (’speelgoedmodell­en’) zijn. Toy models zijn sterk geïdealiseerde representaties die complexe fenomenen vereenvoudigen en vervormen. Zulke modellen worden in verschillende wetenschappelijke gebieden gebruikt om te experimenteren met deze fenomenen.

TOY herevalueert de kern en waarde van toy models. Zo willen projectleden kloven tussen de ethiek van AI en de wetenschapsfilosofie overbruggen en inzicht bieden in een juist gebruik en de betrouwbaarheid van DL-modellen in de samenleving.

Je ademhaling is nooit helemaal ’van jou’ - de lucht die we delen is doordrenkt van de verstikkende gevolgen van wereldwijde milieuproblemen en sociale ongelijkheden

Laureaat Magdalena Górska

Faculteit Geesteswetenschappen

De ademhaling en verstikking op onze planeet hebben invloed op alles wat leeft en sterft. Het project RESPIRE: Planetary Breathing in Asphyxiating Times, dat wordt geleid door Magdalena Górska, gaat onderzoeken hoe die ademhaling en verstikking niet alleen milieuproblemen zijn, maar ook sociaal-ecologische problemen.

RESPIRE richt zich op drie belangrijke ’longen’ van de planeet (bos, oceaan en bodem) en de specifieke problemen die hiermee samenhangen. Het team werkt hiervoor samen met natuurwetenschappers, organisaties, kunstenaars en stakeholders. Samen ontwikkelen zij een sociaal-ecologisch benadering die onderzoekt hoe planetaire ademhaling en verstikking de lokale en mondiale verbanden tussen sociale machtsstructuren en milieuproblemen belichten.

RESPIRE is zowel een empirisch als een theoretisch project. Het zal nieuwe manieren van filosofisch en artistiek denken ontwikkelen, waarbij planetaire ademhaling en verstikking niet alleen metaforen zijn, maar concrete uitdrukkingen van hedendaagse sociaal-ecologische ongelijkheden. In het kader van dit project richt Górska ook het onderzoekscentrum RESPIRATORIUM op. Dit centrum brengt straks wetenschappers, kunstenaars en activisten samen die op een normkritische en intersectioneel feministische manier onderzoek doen naar menselijke en more-than-human ademhaling en verstikking.

Technisch onderzoek klinkt soms abstract, maar is ontzettend belangrijk om grote stappen in de toekomst te zetten.

Laureaat Alberto De Luca

UMC Utrecht

Alberto de Luca gaat de grenzen van imaging (MRI) verleggen om een belangrijke kloof in de neurowetenschappen te overbruggen. Op dit moment kunnen bestaande MRI-technieken ons helpen om te zien hoe verschillende delen van de hersenen met elkaar verbonden zijn, maar ze laten niet zien hoe de bedrading binnenin deze hersengebieden zelf eruitziet.

Alberto gaat nieuwe MRI-technologieën ontwikkelen om deze complexe bedrading in beeld te brengen. Hij gaat de hersenvezels van de hersenschors, waar onze denkprocessen plaatsvinden, voor het eerst in kaart brengen bij levende mensen. Dit kan helpen om nieuwe inzichten in hersenstructuren te krijgen en beter te begrijpen hoe veroudering of ziektes zoals Alzheimer, de hersenschors aantasten en vervolgens tot cognitieve klachten leiden.

"Ik ben ontzettend blij en vereerd met deze ERC-beurs," zegt Alberto. "Ik droom al twee jaar van dit project en deze Europese steun stelt ons eindelijk in staat om de grenzen van wat we met MRI kunnen zien te verleggen en ons begrip van hersenziektes en veroudering te verdiepen."

Lees meer

Deze beurs helpt mij om klinische observaties bij deze patiënten te koppelen aan fundamentele wetenschappelijke ontdekkingen over de oorzaak van hun ziekte.

Laureaat András Spaan

UMC Utrecht

Waarom ontwikkelen sommige, verder gezonde mensen levensbedreigende infecties met de groep A streptokokkenbacterie, terwijl de meeste anderen slechts milde klachten ervaren? Deze vraag staat centraal in het onderzoek van András Spaan. Met zijn ERC-beurs gaat hij de humane genetische en immunologische oorzaken bij patiënten met deze invasieve infecties onderzoeken.

Groep A streptokok is een bacterie die bij de meeste mensen onschuldige infecties veroorzaakt. Maar soms kan deze bacterie leiden tot ernstige, levensbedreigende infecties. Wetenschappers en artsen begrijpen niet goed waarom er zo’n grote variatie bestaat in de ernst van de infecties tussen verschillende mensen. András wil onderzoeken of aangeboren genetische foutjes in het immuunsysteem bij ernstig zieke mensen hun vatbaarheid voor de infecties verklaren.

"Sommige mensen lijden aan invasieve groep A streptokokkeninfecties", vertelt András. "Het is een heel ernstige infectieziekte: de bacterie staat ook wel bekend als de ’vleesetende bacterie’. Dit project draagt hopelijk bij aan de ontwikkeling van nieuwe therapeutische mogelijkheden om invasieve groep A streptokokkeninfecties te voorkomen en behandelen."

Lees meer

De ERC reikt dit jaar aan 494 wetenschappers een Starting Grant uit. Acht van deze laureaten zijn verbonden aan de Universiteit Utrecht en twee aan het UMC Utrecht. De financiering bedraagt in totaal bijna 780 miljoen euro en maakt deel uit van het Horizon Europe-programma.