Werkgebied
Het Centraalbureau voor Schimmelcultures (cbs) is één van de grootste en meest bekende collecties van levende schimmels en gisten ter wereld. De collectie staat in het brandpunt van de research activiteiten, die onder andere ten doel hebben de stammen van moleculaire en ecologische datasets te voorzien. Een hoofddoel van het instituut is het vormen van een solide kader voor taxonomische research en het beschikbaar stellen van correct geïdentificeerde stammen aan de internationale wetenschappelijke gemeenschap.
Het taxonomisch onderzoek aan het cbs spitst zich ten dele toe op de collectie, preservatie en beschrijving van (nieuwe) schimmels (biosystematics), alsmede onderzoek naar hun ecologie en evolutie. Daarnaast vormen de fundamentele processen, die een rol spelen bij de vorming van specifieke schimmelstructuren, de verdeling van mating types en kruisingsstrategieën een belangrijk onderzoeksthema, evenals de variatie tussen en binnen populaties van schimmels van klinisch, industrieel of phytopathogeen belang. Het cbs heeft ook een begin gemaakt met metabolomics door het analyseren van stammen op eigenschappen, met een potentiële farmaceutische applicatie. Daarnaast is onderzoek naar vergelijkende genomics en bio-informatica gestart, dat fundamentele kennis moet opleveren over gastheerspeci- ficiteit en het ontstaan van nieuwe soorten. Deze nieuwe kennis stelt het cbs in staat om een serie van diensten aan te bieden aan industrie en andere geïnteresseerde onderzoeksgroepen, door deel te nemen aan onderzoeks- projecten van toegepast en sociaal belang.
Het cbs heeft in de afgelopen honderd jaar veel kennis opgedaan op het gebied van biodiversiteit en ecologie, die ten dele in on-line databases toegankelijk is. Als kennisbron is het cbs zeer waardevol voor de industrie op terreinen als biotechnologie, landbouw en
voedingsindustrie en farmaceutische industrie. Het cbs is momenteel een van ’s werelds belangrijkste bronnen van biodiversiteit van levende micro-organismen.
Ontwikkelingen
De laatste twee jaren heeft het cbs geprofiteerd van de nieuwe universitaire omgeving in Utrecht, die stimulerend heeft gewerkt op de wetenschappelijke doelen van het instituut. De huidige huisvesting en de nabijheid van moderne apparatuur op de campus van Utrecht bieden – in samenwerking met de faculteit Biologie – kansen en mogelijkheden voor de ontwikkeling van in-depth onderzoek op het gebied van functie en ontwikkeling van intracellulaire structuren. Samenwerking met het zusterinstituut nioo concentreert zich op bodem eco- logie en bacterie-schimmel interactie. Met het Hubrecht Laboratorium bestaat voorts samenwerking op facilitair, methodologisch en technisch gebied. Daarnaast bestaan er plannen voor onderzoeksprojecten in samenwerking met de Universiteiten van Utrecht, Leiden, Amsterdam en Wageningen.
Het laatste jaar heeft ook de integratie van de schim- mel-, gisten- en bacteriecollecties tot een centrale cbs collectie gestalte gekregen. De voorbereidingen tot het verkrijgen van de iso certificatie voor belangrijke onder- delen van het instituut zijn in een afrondend stadium, waarna het cbs een van de eerste Akademie-instituten zal zijn, die volgens deze standaarden werkt.
Met het aantrekken van postdoctorale onderzoekers is de wetenschappelijke expertise van het instituut sterk toegenomen. Het aanstellen van P. Crous als nieuwe directeur heeft geresulteerd in een significante bijstelling van doelen en strategie, door het centraal stellen van de collectie en het positioneren van het instituut als een meer dominante speler op het internationale platform. De onderzoeksactiviteiten zijn verdeeld over zes programma’s:
• comparative genomics and bioinformatics; • indoor air, food and applied mycology; • biodiversity and ecology;
• evolutionary phytopathology; • ecology of clinical fungi;
• collection, preservation and digitalization.
Extra aandacht zal worden besteed aan het digitaliseren van de enorme hoeveelheden gegevens, die het instituut in de afgelopen 100 jaar heeft vergaard en beschikbaar zullen worden gemaakt op het internet; hierdoor zal het cbs zich kunnen presenteren als een centrum van biodiversiteit. Belangwekkende nieuwe benaderingen op het gebied van genomics, metabolomics en bioinforma- tica zullen data genereren, die de kwaliteit en het aanzien van de collectie zullen verhogen.
Resultaten
Het bewijs, dat lichenen goede indicatoren zijn voor het aantonen van veranderingen van het milieu door
global warming heeft internationaal de aandacht van de
media getrokken. In andere ecologische projecten in samenwerking met universiteiten en instituten in Costa Rica, Colombia en Zuid Afrika alsmede de nieuwe Fungi- bacteria interactie groep, is duidelijke voortgang geboekt.
Fylogenie. Verschillende artikelen kwamen voort
Mycosphaerella, Penicillium en Septoria. Verder verscheen
de langverwachte monografie van Phyllosticta, een belangrijk geslacht van plantpathogene schimmels. Ander onderzoek met een belangrijke impact op de internatio- nale handel betrof de opheldering van de veroorzaker (Guignardia) van ‘citrus black spot’ (in samenwerking met de Plantenziektekundige Dienst) en van verschillende soorten van Trichoderma, Fusarium en Verticillium, uitge- voerd in samenwerking met verschillende vooraanstaande internationale onderzoeksgroepen.
Nieuwe postdoctorale onderzoekers hebben de programma’s geconcentreerd op ecologie, genomics, bioinformatica en evolutionaire phytopathologie versterkt. cbs was ook de initiator, coördinator en belangrijke dataleverancier voor de Cd-rom Yeasts of the world, die identificatie van deze belangrijke groep van micro- organismen mogelijk maakt via verschillende, geïnte- greerde datasets (moleculair, morfologisch, fysiologisch). Gegevens uit de Atlas of Clinical Fungi zullen elektronisch beschikbaar komen, van groot belang voor de medische mycologie.
Nieuwe PhD studenten zijn momenteel werkzaam aan onderwerpen als opportunistische zwarte gisten (Exop-
hiala) die in Nederland in het drinkwater voorkomen,
vergelijkende genomics van de medisch belangrijke gist
Cryptococcus (in samenwerking met academische zieken-
huizen en de knaw instituten Hubrecht Laboratorium en nih/ioi), en gastheerspecificiteit en soortvorming in de fytopathogene soorten van Mycosphaerella en
Phaeoacremonium (in samenwerking met Plant Research
International en de Plantenziektekundige Dienst). Deze studenten zullen samenwerken met verschillende universitaire vakgroepen binnen de Onderzoekschool Biodiversiteit en Experimental Plant Sciences.
Sinds 1986 is het cbs betrokken in de uitvoering en organisatie van verschillende eu-projecten, die zich richten op het opzetten van netwerken van databases, die de Europese cultuurcollecties in Europa verbinden (ebrcn). Daarnaast vertegenwoordigt het cbs de Nederlandse belangen in de oecd task force Biological Resource Centres van de Working Party on Biotechnology, is vertegenwoordigd in het bestuur van nl-bif, het Nederlandse onderdeel van gbif (Global Biodiversity Information Network) en speelt het een rol in het Consor- tium for European Taxonomic Facilities (cetaf).
Belangrijke publicaties
• Baayen, R.P., Bonants, P.J.M., Verkley, G., Carroll, G.C., Aa, H.A. van der, Weerdt M. de, Brouwershaven, I.R. van, Schutte, G.C., Maccheroni Jr., W., Glienke de Blanco, C. & Azevedo, J.L. 2002. Nonpathogenic isolates of the Citrus Black Spot fungus, Guignardia
citricarpa, identified as a cosmopolitan endophyte of
woody plants, G. mangiferae (Phyllosticta capitalensis).
Phytopathology 92: 464-477.
• Boekhout, T., Robert, V., Smith, M.Th., Stalpers, J.A., Yarrow, D., Boer, P., Gijswijt, G., Kurtzman, C.P., Fell, J.W., Guého, E., Guillot, J. & Roberts, I. 2002. Yeasts
of the World. Morphology, physiology, sequences and identification. cd rom. ETI -Biodiversity Center, Amster-
• Summerbell, R.C. & Schroers, H-J. 2002. Analysis of phylogenetic relationship of Cylindrocarpon lichenicola and Acremonium falciforme to the Fusarium solani complex and a review of similarities in the spectrum of opportunistic infections caused by these fungi. J Clin
Microbiol; 40: 2866-75.
Productie
Wetenschappelijke output
53 artikelen in tijdschriften bij referee systeem 5 artikelen in overige tijdschriften
46 bijdragen aan proceedings van wetenschappelijke conferenties 3 boeken
10 hoofdstukken in boeken
21 voordrachten en gastcolleges op uitnodiging 1 promotie
Overige output
3951 leveranties van stammen 3951 47 depositie patentstammen 47
1441 identificaties 1441
Personeelsinzet CBS
Onderwerp of Aantal fte’s afdeling 2001 2002 wp nwp wp nwp Onderzoek 8,0 6,3 12,0 9,0 Collectie cbs 2,8 11,2 2,6 12,4 Collectie nccb 1,0 2,4 1,0 3,0 Dienstverlening/ Toegepast onderzoek 3,0 4,3 3,0 5,4 Directie 1,0 – 1,0 Secretariaat – 1,0 – 1,0 Totaal 15,8 25,2 19,6 30,8 Financiering Exploitatietotaal in 2002: € 3,568.000 Financieringsbronnen in procenten knaw 71,5% Contractonderzoek 18,9% Dienstverlening aan derden 9,6%
Totaal 100%
Hubrecht Laboratorium
Uppsalalaan 8, Utrecht
http://www.niob.knaw.nl
Directeuren: R.H.A. Plasterk en
J.C. Clevers (vanaf 01.12.02)
Werkgebied
De ontwikkelingsbiologie houdt zich bezig met een van de meest fundamentele processen in de levende natuur: de ontwikkeling van een compleet organisme vanuit een enkele cel, de bevruchte eicel. Het onderzoek binnen het Hubrecht Laboratorium richt zich op de embryonale ontwikkeling van dieren als centraal onderzoeksthema van het instituut. Door voortschrijdend inzicht, met name te danken aan het beschikbaar komen van dna sequenties, is het nu wel duidelijk dat deze fundamentele ontwikkelingsprocessen zich in evolutionair opzicht ver uiteen liggende systemen toch volgens dezelfde principes voltrekken. Daarom is het van groot belang toegang te hebben tot een ‘lager’ systeem, in dit geval de nematode
Caenorhabitis elegans. In samenhang met dit funda-
mentele onderzoeksprogramma wordt ook strategisch biomedisch onderzoek verricht.
Het onderzoeksprogramma van het Hubrecht Laboratorium is – ook internationaal – uniek omdat het zich richt op de gehele ontwikkelingsbiologie van dieren, van bevruchting tot het volwassen organisme, en daartoe de meeste belangrijke onderzoeksmodellen aanwendt – nematoden, vissen, amfibieën, zoogdieren en diverse in
vitro celsystemen – elk met zijn specifieke mogelijkheden.
Dit maakt het tevens mogelijk snel en efficiënt verschil- lende modelsystemen naast elkaar te gebruiken.
Ontwikkelingen
De belangrijkste gebeurtenis in het jaar 2002 was onge- twijfeld de komst van een grote nieuwe onderzoeksgroep, onder leiding van Hans Clevers, voorheen verbonden aan het Universitair Medisch Centrum van de Utrechtse Universiteit. De verwezenlijking van zo’n belangrijke versterking van het onderzoeksprogramma kan gezien worden als een direct gevolg van de aanbeveling, gedaan door de site-visit-commissie na haar bezoek aan het instituut in 2001, om naast nieuwe junior-onderzoeks- groepen nog tenminste één sterke onderzoeksgroep aan te trekken. Clevers is een vooraanstaand biowetenschap- per die baanbrekend onderzoek verricht naar de rol van de zogenaamde Wnt (spreek uit: wint) signalering in ontwik- keling en bij het ontstaan van kanker. Dit onderzoek past
uitstekend binnen het Hubrecht Laboratorium omdat ook andere groepen aan deze onderzoeksthematiek werken. Overigens zijn in het verleden reeds belangrijke resultaten geboekt door samenwerking van Clevers met het
Hubrecht Laboratorium. In 2001 ontving Hans Clevers de Spinozaprijs van nwo. Naast Ronald Plasterk is Hans Clevers thans mededirecteur van het Hubrecht Laborato- rium en abc-hoogleraar aan de Universiteit Utrecht.
In 2002 startte tevens de eerste junioronderzoeker in het kader van de strategische samenwerking tussen Hubrecht Laboratorium en het icin. Het is Leon de Windt, voordien werkzaam binnen de Afdeling Cardiologie van het Academisch Ziekenhuis te Maastricht. Hij zal onderzoek verrichten naar de moleculaire basis van hartfalen en gebruikt daarbij de muis als model. De tweede junioronderzoeksgroep in icin-kader zal in het voorjaar van 2003 van start gaan en zal zich richten op de cardiovasculaire ontwikkeling in de zebravis. Daarmee zal genoemde strategische samenwerking zijn definitieve omvang hebben bereikt. In het kader van de samenwerking met het icin mag niet onvermeld blijven dat Christine Mummery werd benoemd tot bijzonder icin-hoogleraar in de Ontwikkelingsbiologie van het hart aan de Universiteit van Utrecht; zij sprak haar inaugurele rede uit in november: ‘Mending a Broken Heart: Where Stem Cells and Developmental Biology Meet’. Aangezien de nieuwe Embryowet – in 2002 door het parlement aangenomen – het gebruik van zogenaamde restembryo’s voor het isoleren van menselijke embryonale stamcellen toelaat, is te verwachten dat in de nabije toekomst ook daadwerkelijk van deze mogelijkheid gebruik gemaakt zal worden. De hoop bestaat dat deze nieuwe cellijnen het ontwikkelen van celtherapie (bijv. bij hartfalen) zullen vergemakkelijken.
Om de nieuw aangetrokken groepen passend te kunnen huisvesten is in 2002 een begin gemaakt met een ingrijpende verbouwing van de eerste verdieping van het hoofdgebouw. Om ruimte te scheppen is tijdelijke huisvesting gerealiseerd ten behoeve van management, administratie, personeelszaken en beeldverwerking. De aanpassingen in het hoofdgebouw zullen in het voorjaar van 2003 hun beslag krijgen. Ook is de verdubbeling van de aquariumfaciliteit voor zebravissen gerealiseerd. Deze uitbreiding was noodzakelijk om aan de sterk toege- nomen vraag naar zebravissen als modelsysteem voor genoomonderzoek en embryonale ontwikkeling tegemoet te komen. De plannen van de Universiteit om samen met de knaw een Genoominstituut te realiseren zijn van de baan. Het is dus nodig in de nabije toekomst op eigen kracht een definitieve oplossing voor de huisvestings- problematiek te vinden.
Op verschillende gebieden werden successen geboekt met het verwerven van externe projecten. Onder meer werd in het nwo Vidi-programma één aanvraag gehonoreerd en werden in het kader van het nwo Veni- programma twee beurzen aan post-docs toegekend.
Resultaten
Gezien het onderzoeksprogramma van het Hubrecht Laboratorium is het een opvallend gegeven dat enerzijds de Nobelprijs voor Geneeskunde in 2002 toegekend werd aan drie wetenschappers (Sulston, Horwitz en Brenner)
elegans en dat tegelijkertijd interferentie rna’s (rnai) door
het weekblad Science werden uitgeroepen als de door- braak van het jaar 2002. Het is precies deze combinatie van organisme en rna die centraal staat in het werk van de groep Plasterk. Met behulp van deze kleine specifieke dubbelstrengs rna-moleculen is het mogelijk met de werking van vele genen te interfereren. Inmiddels blijkt ook de cel zelf zich van dit soort rna’s te bedienen om belangrijke regulatieprocessen in de kern te sturen. In de moleculair-genetische ontrafeling van het rnai-proces zijn opnieuw belangrijke stappen gezet. De in de groep van Plasterk ontwikkelde methode om specifieke genen in de zebravis te inactiveren door middel van random mutage- nese en high-throughput sequencing mag zich na publicatie (zie hieronder) in een sterke belangstelling verheugen met als resultaat dat er verschillende samenwerkingspro- jecten zijn gestart om een inactiverende mutatie van een specifiek gen in het zebravisgenoom op te sporen en zo de functie van het betreffende gen te kunnen bestuderen.
Wetenschappelijke doorbraken zijn ook te melden uit het werk van de groep Clevers. Wnt signaal-transductie blijkt van essentieel belang te zijn voor het genetische programma van stamcellen in de crypt van de dikke darm (colon) en is bepalend voor het volgen van een normaal differentiatie-programma dan wel in geval van een mutatie in deze route voor een ongebreidelde celgroei die uiteindelijk kan leiden tot het ontstaan van een begin van kanker in de vorm van een darmpoliep. Verder werd gevonden dat guidance receptoren van het Eph/Ephrin type een belangrijke rol spelen bij het in stand houden van de microscopische architectuur van de crypt in de darm. Deze moleculen werden voorheen met name bestudeerd in het centrale zenuwstelsel tijde de embryogenese. Deze waarneming impliceert dat guidance receptoren waarschijnlijk essentieel zijn voor de architectuur van volwassen organen.
Wnt signaaltransductie speelt ook een belangrijke rol in de ontwikkeling van de nematode C. elegans. De groep van Korswagen heeft aangetoond dat het Wnt signaal- transductiemechanisme in de worm zeer vergelijkbaar is met dat van de mens. Dit maakt het mogelijk om met behulp van de krachtige genetische technieken die voor
C. elegance voorhanden zijn, nieuwe genen op te sporen
die een rol spelen in dit belangrijke signaaltransductie pathway.
De ontwikkeling van de ledematen bij zoogdieren is sinds vele jaren een veel bestudeerd modelsysteem bin- nen de ontwikkelingsbiologie. Ook hier staan moleculaire interacties tussen de verschillende signaal-transductie paden en hun effecten op het niveau van genexpressie centraal. Het ontstaan van meer (of minder) dan het normale aantal vingers (of tenen) is hierbij een belangrijk uitleessysteem. De groep van Frits Meijlink heeft thans in samenwerking met de groep van Rolf Zeller (Universiteit van Utrecht) laten zien dat wederzijdse interactie tussen het zogenaamde sonic hedgehog (shh)-systeem en het
Gli3-gen bepalend is voor de ontwikkeling van de poot en
zo een belangrijke bijdrage aan deze klassieke legpuzzel geleverd.
Productie
Wetenschappelijke output 42 tijdschriftartikelen 4 proefschriften
Belangrijkste publicaties
• Tijsterman M., Ketting R.F., Sijen T., Plasterk R.H.A. (2002). rna-helicase MUT-14 dependent gene silencing triggered in C. elegans by short antisense rnas. Science 295: 694-697.
• te Welscher P., Zuniga A., Kuijper S., Drenth T., Goede- mans H.J., Meijlink F., Zeller R. (2002). Progression of vertebrate limb development through shh-mediated counteraction of GLI3. Science 298: 827-830.
• Van de Wetering M., Sancho E., Verweij C., de Lau W., Oving I., Hurlstone A., van der Horn K., Batlle E., Coudreuse D., Haramis A.-P., Tjon-Pon-Fong M., Moerer P., van den Born M., Soete G., Pals S., Eilers M., Medema R., Clevers H. (2002). The β-catenin/tcf4 complex imposes a crypt progenitor phenotype on colorectal cancer cells. Cell 111: 241-250.
• Wienholds E., Schulte-Merker S., Walderich B., Plasterk R.H.A. (2002). Target-selected inactivation of the zebrafish rag1 gene. Science 297: 99-102.
• Korswagen H.C., Coudreuse D.Y.M., Betist M.C., van de Water S., Zivkovic D. and Clevers H.C. (2002) The Axin- like protein PRY-1 is a negative regulator of a canonical Wnt pathway in C. elegans. Genes & Dev. 16:1291-1302.
Personeelsinzet Hubrecht Laboratorium
Onderwerp of thema Aantal fte 2001 2002 wp nwp wp nwp Onderzoeksgroepen 65,0 36,0 70,9 38,3 Directie 1,5 2,4 1,6 2,4 Bedrijfsvoering* – 6,8 – 7,5 Facilitaire Dienst * – 25,9 – 26,1 Totaal 66,5 71,1 72,5 74,3 * Te zamen met het cbs
Financiering
Exploitatietotaal 2002: € 8.682.000 Financieringsbronnen in procenten
knaw 59,2%
Contractonderzoek / dienstverlening aan derden 32,0%
Externe subsidies 8,9%
Totaal 100%