Jaarlijks genereert de Nederlandse agrosector ongeveer 9,5 megaton aan rest- en zijstromen aan bladeren, stelen en wortels. Is het mogelijk om de plantenstoffen uit deze rest- en zijstromen te benutten voor de gezondheidszorg?
Met dit doel ontstond een transdisciplinaire samenwerking tussen onder meer Hogeschool Rotterdam en Hogeschool Leiden, beide verbonden in het Medical Delta Living Lab Integrative Medicine Technology. Binnen de onderzoekslijnen ‘Infectieziekten en Antibioticaresistentie’ en 'Chronische ziekten en veel voorkomende klachten’ zetten beide hogescholen met Erasmus MC, Universiteit Leiden en diverse telers en bedrijven uit de agrosector methoden op om plantenextracten te screenen op antimicrobiële en antitumorwerking. Van de bioactieve extracten worden de werkzame plantenstoffen geïdentificeerd, zo deelt Medical Delta in onderstaand verslag.
Verwaarding van agrarische reststromen voor medische toepassingen
Nederlandse telers zijn hard op zoek naar oplossingen om de grote berg rest- en zijstromen zo hoogwaardig mogelijk te benutten. De gezondheidszorg is één van de sectoren waarnaar wordt gekeken. De medische wereld is altijd op zoek naar nieuwe therapieën. Bijvoorbeeld voor infectieziekten, waarvoor antibioticaresistentie een groeiend probleem is, en voor naar het bot gemetastaseerde kanker, een aandoening waarvoor nog geen afdoende behandeling bestaat. Voor beide aandoeningen kunnen plantenstoffen vanwege hun bioactieve werking een mogelijke oplossing bieden.
Het onderzoeksproject genereert kennis op het gebied van antimicrobiële- en antitumorwerking van planteninhoudsstoffen. Naast wetenschappelijke publicaties, hoopt het consortium de resultaten te kunnen delen met een groot (inter)nationaal netwerk aan telers en veredelaars. Door gebruik van rest- en zijstromen behouden deze grondstoffen waarde. Met verdere optimalisatie van productieprocessen ten behoeve van nieuwe toepassingen, zal de productkringloop nog beter gesloten worden. Zo wordt bijgedragen aan verduurzaming van de agrosector. Door uiteindelijk vanuit opgedane kennis te komen tot ‘biobased’ producten en nieuwe verdienmodellen, draagt dit project bij aan een biobased en circulaire economie.
Extractenbibliotheek in Leiden
Voor het onderzoek zijn, mede door een KIEM-ce subsidie van Regieorgaan SIA, samples uit de ‘Extractenbibliotheek’ aangekocht. Deze plantenbibliotheek is opgezet door Universiteit Leiden en de provincie Zuid-Holland om onderzoek te kunnen doen naar toepassingen van plantenstoffen, om reststromen waarde te geven of planten voor nieuwe doeleinden te kweken. De bibliotheek bevat ruim 2.200 plantenextracten uit de Nederlandse tuinbouw.
Van diverse plantenstoffen is bekend dat zij een antimicrobiële en/of antikankerwerking kunnen vertonen. De verschillende partners in het Medical Delta Living Lab Integrative Medicine Technology verbinden de medische sector en de agrosector met elkaar door verschillende methoden te ontwikkelen en uit te voeren om de extracten uit de bibliotheek te onderzoeken.
Het onderzoek spitst zicht toe op antimicrobiële werking in bacteriële testsystemen. Daarnaast wordt de antitumorwerking getest in een in vitro humaan celkweekmodel dat uitzaaiingen (metastasen) van kanker in botten nabootst. Ook worden methoden ontwikkeld om bioactieve plantenstoffen uit de extracten te kunnen identificeren.
Groot en breed onderzoeksconsortium
Het onderzoek loopt nog zeker nog tot het 1e kwartaal van 2024. Er wordt samengewerkt met diverse disciplines en bedrijven uit de agrosector. Het onderzoek is onderdeel van onderwijs aan Hogeschool Rotterdam en Hogeschool Leiden, bijvoorbeeld in de vorm van derdejaars studentprojecten en afstudeerstages bij projectpartners, waarmee studenten leren te onderzoeken in beroepsauthentieke situaties. Ongeveer 35 studenten zijn bij het onderzoeksproject betrokken.
In samenwerking met telers (onder andere Gova, De Ruiter Innovations BC en InnoGrowers) die producten bestrijdingsmiddelenvrij telen voor het onderzoeksproject, worden op de Hogeschool Rotterdam onder leiding van Barbara Schrammeijer en Eddy van der Linden extracties geoptimaliseerd. De inhoudsstoffen van deze extracten worden van elkaar gescheiden zodat zowel de extracten als de verschillende gescheiden fracties kunnen worden onderzocht. Bij het Erasmus MC worden de extracten onder leiding van Willem van Wamel (Afdeling Medische Microbiologie en Infectiezieken) getest op antimicrobiële werking; een onderzoeksgroep onder leiding van Marjolein van Driel (Afdeling Interne Geneeskunde) test de extracten op anti-tumor werking.
Tegelijkertijd werken de Universiteit Leiden (Young Hae Choi; Instituut Biologie Leiden) en de Hogeschool Leiden (Peter Lindenburg; Leiden Centre for Applied Bioscience) mee om de identiteit van de verantwoordelijke bioactieve componenten te bepalen. Theo Luider (Afdeling Neuro-oncologie, Erasmus MC) onderzoekt het werkingsmechanisme van deze bioactieve componenten. Aan de Hogeschool Rotterdam wordt onder leiding van Jan de Jong en Monique van der Wardt-Kester onderzoek gedaan naar antimicrobiële werking. Deze opgedane kennis en skills worden als onderdeel van de KIEM-ce subsidie overgedragen aan Gova-VARTA (Valorisatielab Reststromen Tuin- en Akkerbouw), zodat zij in de toekomst ook in staat zijn om dit soort onderzoek te kunnen doen.
Op zoek naar nieuwe bestrijdingsmogelijkheden bacteriële infecties
“Omdat antibioticumresistente micro-organismen toenemen, zijn we doorlopend op zoek naar nieuwe mogelijkheden om bacteriële infecties te bestrijden,” zegt dr. Van Wamel. “Samen met het HLO Rotterdam leggen we ons oor te luister bij de plantenwereld. Daarmee vergroten we onze kennis over de strategieën die planten ontwikkelden om bacteriën het hoofd bieden. Tegelijkertijd leiden we een nieuwe generatie analisten op die deze zoektocht in de toekomst kunnen voortzetten.”
“De samenwerking is prettig en stimulerend door de vele uitwisseling van kennis,” zegt dr. Van Driel. “Het plantenstoffenproject is belangrijk voor ons onderzoek dat zich richt op het vinden van een werkzame therapie voor uitzaaiingen van kanker naar het bot. Wanneer kankercellen, afkomstig van verschillende soorten tumoren, zich eenmaal in het bot bevinden, zijn ze resistent tegen de gangbare therapieën. In de zoektocht naar een werkend medicijn, kunnen stoffen uit plantenextracten mogelijk een oplossing bieden op de lange termijn.
Bovendien zal het ons veel kennis opleveren over biologische werkingsmechanismen in botmetastasen. De betrokken studenten leren van de gebruikte laboratoriumtechnieken en doen kennis op in een complex biologisch onderzoek. En het is goed dat jonge mensen zich bewust worden van het belang van het verwaarden van groene reststromen.”
De eerste resultaten worden eind 2023 verwacht.
Bron: Medical Delta