Onderzoeksgroep Microbial Genomics
Onze onderzoeksgroep werkt aan Voedselveiligheid en Strain Discovery binnen het kader van gezondheid en biodiversiteit. Daarbij worden vooral moleculair-microbiologische technieken en sequencing van het DNA van micro-organismen toegepast. De analyse van de sequence-data en de ontwikkeling van tools hiervoor doen we samen met de vakgroep Bioinformatics. Op het gebied van onderwijs worden biologie en medisch laboratorium studenten gestimuleerd om naast laboratorium werkzaamheden, complexe data-analyses uit te voeren met toegankelijke bio-informatica tools binnen het Galaxy platform.
Werkwijze
In het laboratorium van het LCAB voeren we moleculair-microbiologisch onderzoek uit en maken we veelvuldig gebruik van DNA-sequencing technologieën. Methoden voor het toepassen van zowel Whole Genome- als Metagenomics Sequencing worden geoptimaliseerd, en relevante kwaliteitscontroles worden uitgevoerd om sequencedata van hoge kwaliteit te genereren. Samen met de vakgroep Bioinformatics ontwikkelen we toegankelijke data-analyse tools, pijplijnen en webapplicaties die zowel door ons als door partners uit de praktijk gebruikt worden voor de data-analyse.
Centraal in het onderzoek staat Nanopore sequencing. Omdat we werken met verschillende samples (zoals melk, chocolade, vlees en spoelwater) en bacteriële soorten (Listeria, Salmonella, E. coli, Lactobacillus), is de optimalisatie van het DNA-isolatieprotocol regelmatig nodig. Verder hebben we recent bijvoorbeeld een methode ontwikkeld om WGS toe te passen op zeer lage concentraties DNA. Met deze benadering kunnen we bijvoorbeeld lage aantallen pathogenen opsporen in voedsel en fabriekslocaties.
Binnenkort starten we met het opzetten van een Strain Discovery platform. Vanuit de praktijk is er veel vraag naar natuurlijke microbiële stammen voor verschillende toepassingen. Denk hierbij aan voedselproductie, farmaceutische- en biotechnologische toepassingen. Door een combinatie in te zetten van selectieve bemonstering, selectieve kweek, machine learning en NGS gaan we gericht opzoek naar microbiële soorten met specifieke functionele eigenschappen.
Onderwijs
Studenten die stagelopen bij de onderzoeksgroep doen uitgebreide ervaring op met de Nanopore technologie, de bijbehorende moleculair-microbiologische technieken en de data-analyse. Hierdoor zijn ze goed voorbereid op het werkveld, waar sequencing technologieën steeds vaker worden toegepast.
De toename van het gebruik van sequencing technologieën, levert grotere hoeveelheden data op waardoor de behoefte aan bio-informatische data-analyses groeit. Wij streven ernaar in deze behoefte te voorzien en de bio-informatische kennis en vaardigen van studenten aan de opleiding Biologie en Medisch Laboratoriumonderzoek te versterken. In samenwerking met de vakgroep Bioinformatics worden data-analyse methoden ontwikkeld.
Door ons Food Safety-onderzoek kunnen we de listeriabacterie zeer nauwkeurig identificeren waardoor effectieve maatregelen getroffen kunnen worden.
Contractonderzoek
Het LCAB biedt steeds meer bedrijven contractonderzoek aan en beschikt over een brede set geavanceerde analysetechnieken om praktijkvragen te beantwoorden. Bedrijven schakelen het LCAB onder andere in voor ondersteuning bij: het opsporen en typeren van micro-organismen in water, bodem, lucht en bij mens, dier en plant.
- Het analyseren van besmettingsroutes binnen productieomgevingen
- Whole Genome Sequencing (WGS) en bio-informatica voor diepgaande microbiële typering
- Optimalisatie en monitoring van fermentatieprocessen
- Data-analyse en interpretatie van complexe microbiologische datasets
- Door praktijkgerichte expertise te combineren met innovatieve technologieën helpt het LCAB bedrijven en organisaties om inzicht te krijgen in hun producten, processen, diversiteit van de omgeving en gerichte verbeteringen door te voeren op het gebied van kwaliteit, veiligheid en productontwikkeling.
Meer weten?
Voor meer informatie over samenwerken met het lectoraat Microbial Genomics en contractresearch onderzoek, neem contact op met onze lector Astrid Heikema ([email protected]) of Marijke Mostert, projectmanager ([email protected]).
Wat doen we nog meer?
Campylobacter
Binnen de One Health-benadering staat de samenhang tussen de gezondheid van mens, dier en omgeving centraal. Dit is vooral belangrijk bij ziekten die van dier op mens kunnen overgaan, zoals campylobacteriose. Deze infectie komt veel voor in Europa en wordt meestal geassocieerd met de consumptie van kippenvlees. Over andere mogelijke bronnen, zoals honden, is echter nog relatief weinig bekend, terwijl mensen juist intensief contact met hen hebben.
In lopend onderzoek analyseert LCAB monsters van honden uit verschillende settings, zoals dierenartsenpraktijken en asielen. Hieruit blijkt dat Campylobacter regelmatig voorkomt bij honden, waaronder ook Campylobacter jejuni, een bacterie die ziekte bij mensen kan veroorzaken.
Met behulp van DNA-analyse wordt onderzocht in hoeverre deze bacteriën overeenkomen met varianten die bij mensen en andere dieren worden gevonden. Eerste resultaten laten zien dat het merendeel van de typen bij honden ook bij mensen voorkomen. Dit wijst erop dat honden mogelijk een rol spelen in de verspreiding van deze bacterie.
Daarnaast wordt gekeken naar specifieke eigenschappen van de bacteriën die in verband worden gebracht met neurologische complicaties, zoals het Guillain-Barré-syndroom. Er zijn aanwijzingen dat bepaalde varianten bij honden deze eigenschappen bezitten en mogelijk ook een rol spelen bij vergelijkbare aandoeningen bij honden zelf.
Deze bevindingen benadrukken het belang van het meenemen van huisdieren in onderzoek en monitoring. Zo draagt dit onderzoek bij aan een beter begrip van infectieroutes en aan de bes Campylobacter cherming van de gezondheid van mens én dier.
Raake Bieren (penvoerder Avans)
Nederland heeft een rijke biercultuur met honderden craftbrouwerijen die samen een enorme variatie aan bieren produceren. Deze diversiteit ontstaat door het gebruik van verschillende hop- en gistsoorten en nauwkeurig gecontroleerde brouwprocessen. Toch hebben brouwers en toeleveranciers vaak beperkt inzicht in de exacte samenstelling en werking van deze grondstoffen, terwijl juist die details bepalend zijn voor smaak en kwaliteit.
In dit project werken craftbrouwerijen, toeleveranciers en de branche samen met Avans Hogeschool en Hogeschool Leiden aan meer grip op het brouwproces. Er wordt een innovatieve sensor ontwikkeld op basis van nabij-infraroodtechnologie en machine learning, waarmee het fermentatieproces continu gevolgd en bijgestuurd kan worden. Daarnaast worden nieuwe hopproducten ontwikkeld om verspilling te verminderen en de efficiëntie te vergroten.
Ook wordt uitgebreid onderzoek gedaan naar gist, waarbij honderd praktijkmonsters worden geanalyseerd op genetische eigenschappen, smaakprofielen en troebelheid (‘haze’). Door geavanceerde ‘-omics’-technieken en data-analyse te combineren, ontstaat diepgaand inzicht dat direct toepasbaar is voor brouwers. Zo helpt het project de sector om beter te sturen op kwaliteit, innovatie en duurzaamheid in het brouwproces.
Onze onderzoeksprojecten
We onderzoeken maatschappelijk relevante thema’s die waardevol zijn voor bijvoorbeeld voedselbereiding, farmaceutische of biotechnologische toepassingen. Bekijk hier onze lopende en afgeronde onderzoeksprojecten.
-
STRAIN-AI is een innovatief onderzoeksproject van de onderzoeksgroep Microbial Genomics dat de identificatie van waardevolle micro-organismen wil versnellen met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) en geavanceerde DNA-technologie. Dit is cruciaal voor de ontwikkeling van nieuwe producten in bijvoorbeeld de voedselindustrie en biologische gewasbescherming.
-
Advanced Precision in Food Safety
(afgerond)Hoe kunnen besmettingsbronnen nauwkeurig worden geïdentificeerd? Met Advanced Precision in Food Safety bouwen we voort op eerder onderzoek naar voedselveiligheid. Naast Listeria monocytogenes richten we ons nu ook op Salmonella en toxineproducerende E. coli. Daarnaast analyseren we de genetische eigenschappen van Listeria monocytogenes en bepalen we of isolaten virulent zijn of juist bijzonder goed kunnen overleven in de fabrieksomgeving. -
Precision Food Safety
(afgerond)Hoe kunnen we de voedselverwerkende industrie helpen bij het tijdig opsporen van pathogene bacteriën? Wij onderzochten de mogelijkheid van het gebruik van Whole Genome Sequencing (WGS) voor de detectie van deze bacteriën binnen de productieketen en bekeken hoe we deze mogelijkheid kunnen overdragen aan de industrie zelf. Zo stellen we bedrijven in staat sneller in te grijpen en wordt voorkomen dat besmette producten in de winkels terechtkomen.
Samen onderzoeken?
Astrid Heikema
Lector Microbial Genomics
Onze lector
Dr. Astrid Heikema is sinds november 2022 lector van de onderzoeksgroep Microbial Genomics. Zij ontwikkelt samen met bedrijven en studenten ideeën voor vernieuwend toegepast onderzoek.
Ons netwerk
Samen met onze kennispartners, bedrijven, docenten en studenten werken we aan innoverende toepassingen die gezondheid, duurzaamheid, milieu en onderwijs vooruithelpen. Onderzoek je met ons mee?
Uitgelicht
Tweede prijs RAAK-award voor Food Safety-project
Op het jaarlijkse SIA-congres nam onze lector Astrid Heikema de tweede prijs in ontvangst tijdens de uitreiking van de RAAK-award: dé prijs voor het beste praktijkgerichte onderzoek in Nederland.
Lees het volledige artikel
DNA-sequencing in voedselveiligheid
Ben jij een professional in de voedingsmiddelenindustrie? Ontdek wat Whole Genome Sequencing (WGS) voor jouw bedrijf kan betekenen.
Bekijk deze cursus
DNA-analyse en webapp voor het opsporen van besmettingsbronnen in de fabriek
Besmetting in voedsel kan heel veel bronnen hebben. Doorgaans gaat het om een bacterie, maar waar komt die vandaan? Onderzoekers van de Hogeschool Leiden analyseren DNA van ziekteverwekkende bacteriën en ontwierpen onder leiding van lector Astrid Heikema een webapp waarmee bedrijven de bron van besmettingen in voedsel kunnen detecteren.
Lees het volledige artikel op vmt