SPICE: Versnelling van duurzame gewasbescherming met innovatieve metabolomics
De landbouw bevindt zich in een noodzakelijke transitie: van intensieve gewasbescherming naar duurzame, ecologische alternatieven. Om de Europese ‘Farm to Fork’-doelen (50% minder chemische bestrijdingsmiddelen in 2030) te halen, zijn veilige en effectieve biologische alternatieven onmisbaar. Microbiële biologische bestrijders (Biological Control Agents, BCA’s) spelen hierin een sleutelrol. Toch stagneert de toelating en ontwikkeling van nieuwe biologische bestrijders al jaren. Het nieuwe publiek-private onderzoeksproject SPICE brengt hier verandering in.
Binnen SPICE bundelen onderzoekers van het Leiden Centre for Applied Bioscience (LCAB/Hogeschool Leiden), Universiteit Leiden, Wageningen University & Research en toonaangevende industriële partners de krachten om de complexe chemische wereld van micro-organismen te ontrafelen en direct toepasbaar te maken voor de praktijk.
Onbekend maakt onbemind
BCA’s - nuttige bacteriën en schimmels - beschermen gewassen en bevorderen plantengroei dankzij zogeheten secundaire metabolieten: natuurlijke chemische stoffen die microben uitscheiden. Maar precies daar wringt de schoen:
- Complexe chemische diversiteit: Micro-organismen maken hele netwerken van stoffen aan. Sommige stoffen weren plagen af, terwijl nauw verwante varianten mogelijk toxisch kunnen zijn.
- Trage toelatingstrajecten: Omdat vaak onbekend is hoe en waarom deze stoffen precies werken (het werkingsmechanisme of Mode of Action), beoordelen toezichthouders stoffen uit voorzorg uiterst strikt per individueel molecuul.
- Verlies van biologische context: Traditionele meetmethoden analyseren mengsels van geëxtraheerde stoffen in een buisje. Hierdoor verdwijnt essentiële informatie over waar en onder welke omstandigheden de stoffen in de plant of bodem daadwerkelijk actief zijn.
Het gevolg? Er komen nauwelijks nieuwe, innovatieve BCA’s op de markt en de sector leunt nog altijd op een beperkt aantal traditionele stammen.
De doorbraak: meten in levend weefsel (Key Enabling Technology)
SPICE doorbreekt deze impasse door een innovatieve analysetechnologie te ontwikkelen en te vertalen naar de praktijk: DESI-MS/MS imaging (Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry) in combinatie met computationele bio-informatica.
Met deze technologie kunnen onderzoekers secundaire metabolieten direct in intacte biologische monsters meten, zónder voorafgaande extractie. Dit maakt het mogelijk om:
- Ruimtelijk in kaart te brengen waar nuttige en potentieel zorgwekkende metabolieten zich bevinden tijdens de directe interactie tussen de biologische bestrijder, het gewas en de ziekteverwekker.
- Het werkingsmechanisme exact te ontrafelen: We zien precies welke actieve stoffen worden uitgescheiden in reactie op een plaag, en welke stoffen veilig in de microbiële cel blijven.
- 'Safety by Design' mogelijk te maken: Door vroegtijdig inzicht te bieden in werkzaamheid én veiligheid, kunnen ontwikkelaars gerichter selecteren en kunnen toelatingsdossiers (bij o.a. het CTGB en de EU) sneller en onderbouwd worden doorlopen.
Praktijkgericht onderzoek met impact
De rol van het LCAB: van fundamentele wetenschap naar praktijk en onderwijs
Het lectoraat Analytical Biosciences gaat deze geavanceerde analysetechnologie vertalen naar bruikbare praktijkoplossingen voor het bedrijfsleven:
- Operationele DESI-MS faciliteit: Het LCAB bouwt een operationele, servicegerichte DESI-MS analyse- en datapipeline op (TRL9). Hiermee kunnen bedrijven – van mkb-innovators tot gevestigde producenten – hun biologische formuleringen laten analyseren en valideren.
- Opleiden van de analisten van de toekomst: De opgedane kennis en technologie worden direct verweven in het onderwijs van de faculteit Science & Technology. Zo leiden we hbo-studenten en jonge professionals op met de meest geavanceerde analytische en bio-informatische vaardigheden.
Brede samenwerking en maatschappelijke impact
SPICE is een publiek-private samenwerking met een breed consortium van academische instellingen, toezichthouders en het agribiotech-bedrijfsleven:
- Kennisinstellingen: Universiteit Leiden (penvoerder, o.a. prof. dr. Francisco Barona-Gómez en prof. dr. Ákos T. Kovács), Wageningen University & Research (dr. Justin van der Hooft) en Hogeschool Leiden / LCAB (dr. Peter Lindenburg).
- Industriële & maatschappelijke partners: Waters, Koppert, Endogenomiks, Bionomic, branchevereniging Artemis Natuurlijk en het College voor de toelating van gewasbeschermingsmiddelen en biociden (CTGB).
Dankzij deze integrale ketensamenwerking draagt SPICE direct bij aan het versterken van het innovatie-ecosysteem op het Leiden Bio Science Park, het versnellen van de landbouwtransitie en het herstel van biodiversiteit in Nederland en Europa.
Ook samenwerken?
Wil je meer weten over de mogelijkheden van DESI-MS imaging, contractonderzoek of samenwerken met het LCAB binnen SPICE? Neem contact met lector Analytical Biosciences Peter Lindenburg ([email protected]) of via [email protected].
dr. Peter Lindenburg
dr. Peter Lindenburg
Lector Analytical Biosciences