Jongste WUR-hoogleraar gefascineerd door complexiteit van kleinste organismes op aarde

Je doet onderzoek naar microbiomen. Wat zijn dat eigenlijk?

Medema: ‘In en op ons lichaam zitten veel micro-organismen zoals bacteriën en schimmels. Samen worden ze het microbioom genoemd, ook wel bekend als microbiota of microflora. Wij mensen, maar ook planten en dieren, zijn van top tot teen bedekt met deze micro-organismen.’

Waarom zouden we allemaal meer moeten weten over microbiomen?

‘De afgelopen decennia is duidelijk geworden dat microbiomen onmisbaar zijn voor de ontwikkeling en gezondheid van mensen, dieren en planten. Tegelijkertijd is er vrijwel niets bekend over de mechanismen die hieraan ten grondslag liggen.

Een groot aantal ziektes heeft een link met microbiomen, bijvoorbeeld doordat er een bepaalde balans weg is of dat er microben ontbreken. Toch begrijpen we de oorzaken vaak nog slecht.’

Wat voor onderzoek doe jij?

‘Ik en mijn onderzoeksgroep proberen de ‘chemische taal’ van microben te begrijpen. Welke microbiële moleculen zorgen er bijvoorbeeld voor dat een plant beschermd is tegen ziektes? Gespecialiseerde metabolieten, complexe stofjes die door microben in elkaar gezet worden, lijken hierin een belangrijke rol te spelen. Ze fungeren als signalen of wapens, of voor het importeren van voedingsstoffen.

In de DNA-informatie van microben is met door ons ontwikkelde computerprogramma’s te zien dat ze de mogelijkheid hebben om talloze dergelijke moleculen te maken waarvan de functies nog niet bekend zijn. Om te begrijpen wat de functie van deze moleculen is in de interactie van microben met plant, dier en mens, kijken we bijvoorbeeld naar de regulatie van de aanmaak van de moleculen. Daarnaast passen we machine-learning-technieken toe om de structuren van de moleculen te voorspellen, maar ook de relaties tussen structuur en functie.’

Hoe ver zijn we daarin?

‘We staan nog helemaal aan het begin. Een recente studie toonde aan dat we van ongeveer 3 procent van de microbiële biosynthetische routes het product kennen. Dit betekent dat we dit van 97 procent niet weten. Gelukkig beschikken we over steeds betere technologie om erachter te komen welke moleculen belangrijk zijn.’

Doe je nog ander onderzoek?

‘Ik hoop de komende jaren ook te onderzoeken hoe de plant ‘terugpraat’ tegen zijn microben door middel van zijn eigen moleculen. Ik wil dat doen door algoritmes te ontwikkelen die voorspellen welke plantengenen samenwerken in de aanmaak van metabolieten die een rol spelen in het rekruteren van goede microben en het afweren van ziekteverwekkende microben.’

Hoe belangrijk is samenwerking voor jou met andere instituten, universiteiten, bedrijfsleven of andere partners?

‘Omdat dit een vakgebied is waar de technologische ontwikkelingen razendsnel gaan, is samenwerking essentieel. Als je alleen op je eigen eilandje blijft, raak je snel achter. Die samenwerking zit ‘m bijvoorbeeld in de centrale coördinatie en opslag van wereldwijde onderzoeksdata. Vanuit WUR hebben we consortia geleid waarin we met honderden onderzoekers uit verschillende landen data op een gestandaardiseerde manier hebben geannoteerd, waardoor effectievere data-analyse met behulp van bijvoorbeeld machine learning mogelijk wordt.’

Hoe belangrijk is het voor jou om onderwijs te geven?

‘Ik zoek in mijn werk actief de verbinding tussen onderzoek en onderwijs. In de toekomst liggen er spannende uitdagingen binnen mijn vakgebied. Hiervoor hebben we onderzoekers nodig met een diepe kennis van biologie, datawetenschap, programmeren en machine learning. Om de komende jaren vooruitgang te kunnen boeken, moeten we die mensen nu opleiden. Dat doe ik met veel plezier.

Daarnaast houden studenten je scherp met hun originele vragen die ze hebben doordat ze nog met een frisse blik naar dit vakgebied kijken. Het is altijd leuk om verrast te worden.’