Internationaal team bestudeert sleutel tot langer leven in gist

Gisten zijn al eeuwenlang trouwe werkpaarden in de biotechnologie. Niet alleen rijst dit micro-organisme ons brood en fermenteert hij bier en wijn, maar na kleine aanpassingen in het DNA produceert hij ook nuttige stofjes zoals insuline, antilichamen en voedingseiwitten. Helaas gaan gistcellen, onder andere door stress, tijdens het productieproces ook regelmatig dood. Onhandig, want daarbij barsten die cellen open en komt de inhoud vrij. Stofjes uit de cel kunnen het product beschadigen en verontreinigen. “Wij willen eigenlijk zo lang mogelijk met elke gistcel doen”, zegt Mark Bisschops, universitair docent Bioprocess Engineering en coördinator van het project. “Daarvoor moeten we de gist zo gek krijgen dat hij langer leeft én blijft produceren.”

Om dat voor elkaar te krijgen, moeten wetenschappers begrijpen hoe en wanneer gistcellen het loodje leggen. Het project begint daarom bij de basis: begrijpen welke moleculaire routes (en genen) daarbij betrokken zijn. “Zodra we dat weten, kunnen we die routes naar celdood blokkeren, zodat de cel blijft leven,” legt Bisschops uit. Dat kan bijvoorbeeld door genen gericht aan of uit te schakelen die betrokken zijn bij het activeren of tegenhouden van celdood. Toch is het allemaal niet zo eenvoudig. Net als menselijke cellen kennen gisten meerdere vormen van gereguleerde celdood, die steeds via een unieke moleculaire route verlopen. Daarvan weten we nog maar weinig.

Tot nu toe komt de meeste kennis over deze moleculaire paden naar celdood uit fundamenteel onderzoek in één gistsoort: de klassieke bakkersgist Saccharomyces cerevisiae. De industrie daarentegen gebruikt ook veel andere soorten en die bevatten mogelijk hun eigen, unieke moleculaire signalen. Bisschops: “Gisten die van oorsprong uit heel verschillende milieus komen, zijn gewend aan andere omgevingsfactoren en reageren daardoor anders op bijvoorbeeld temperatuur en zoutconcentratie.” 

Het nieuwe project richt zich daarom, naast bakkersgist, op drie veelgebruikte industriële gistsoorten: Komagataella phaffii (ook bekend als Pichiapastoris), Yarrowia lipolytica en Debaryomyces hansenii. Deze hebben allemaal hun eigen sterke punten: K. phaffii is kampioen in eiwitten maken en uitscheiden, terwijl Y. lipolytica enorme hoeveelheden vet opslaat. D. hansenii leeft oorspronkelijk in zout water en gedijt dus goed bij hoge zoutconcentraties, terwijl bakkersgist het verrassend goed doet zonder zuurstof. “Juist die verschillen maken ze interessant,” zegt Bisschops. “We willen weten welke celdoodmechanismen gedeeld zijn en welke soortspecifiek.”

Vanaf 2026 gaan maar liefst dertien promovendi werken aan dit vraagstuk. Drie van hen gaan aan de slag in Wageningen: twee binnen de leerstoelgroep Bioprocess Engineering en één bij Systems & Synthetic Biology. De overige promovendi werken verspreid over zes partneruniversiteiten in onder meer Denemarken, Oostenrijk en Portugal. Per gistsoort onderzoeken twee promovendi hoe celdood wordt geactiveerd: één onderzoekt genetische routes, de ander richt zich op procescondities in de reactor. Weer andere promovendi bouwen modellen die voorspellen wanneer cellen sterven, of ontwikkelen meetmethoden om dat tijdens een lopend proces te volgen. Om actief kennis uit te wisselen en van elkaar te leren, loopt iedere promovendus enkele maanden stage bij een andere onderzoeksgroep en bij een industriële partner.

De dertien promovendi in dit project zullen werken bij:
Wageningen University & Research (Wageningen, Nederland), Universidade de Minho (Braga, Portugal), Technical University of Denmark (Kopenhagen, Denemarken), Acib (Wenen, Oostenrijk), Imperial College (Londen, Verenigd Koninkrijk), University of Milano-Bicocca (Milaan, Italië) en Chalmers University of Technology (Gothenburg, Zweden).

Het project wordt gefinancierd door het Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Doctoral Network, een door Horizon Europa gefinancierd programma waarin promovendi worden opgeleid. De focus ligt op internationale partnerschappen tussen universiteiten, onderzoekscentra en bedrijven. De projecten ontvangen een beurs van ongeveer 4 miljoen euro. De toezegging hiervan ontving Bisschops in 2025. “Toen moest ik mezelf wel even knijpen”, bekent hij. “Ik liep al lang met dit idee rond en dat we het nu op zo’n schaal kunnen gaan uitvoeren, vind ik geweldig.” 

De werving van promovendi is deze maand gestart. Het onderzoek zelf komt in de loop van 2026 echt op gang, wanneer alle onderzoekers zijn gestart. Voor Bisschops voelt het als het begin van iets groots. “Dit vormt mogelijk de start van een efficiënter productieproces waarmee we beter kunnen concurreren met de traditionele, op fossiele brandstoffen gebaseerde processen. Daarnaast bieden we multidisciplinaire training aan een nieuwe generatie wetenschappers die in de toekomst leidende rollen kunnen oppakken in de biotechnologie in Europa.”

Lees meer over het Marie Skłodowska-Curie Actions MSCA Doctoral Network.