CRISPR/Cas biotechnology: Targeted and Versatile Gene Editing in Petunia
DOCUMENT
Publicatie bij de rede, uitgesproken bij de aanvaarding van het ambt als lector Green Biotechnology aan Hogeschool Inholland te Amsterdam op 20 mei2015 door dr. C.M. Kreike
DOCUMENT
Abstract Aureobasidium is omnipresent and can be isolated from air, water bodies, soil, wood, and other plant materials, as well as inorganic materials such as rocks and marble. A total of 32 species of this fungal genus have been identified at the level of DNA, of which Aureobasidium pullulans is best known. Aureobasidium is of interest for a sustainable economy because it can be used to produce a wide variety of compounds, including enzymes, polysaccharides, and biosurfactants. Moreover, it can be used to promote plant growth and protect wood and crops. To this end, Aureobasidium cells adhere to wood or plants by producing extracellular polysaccharides, thereby forming a biofilm. This biofilm provides a sustainable alternative to petrol-based coatings and toxic chemicals. This and the fact that Aureobasidium biofilms have the potential of self-repair make them a potential engineered living material avant la lettre.
MULTIFILE
Fungal colorants offer a sustainable alternative to synthetic colors, which are derived from fossil fuels and contribute to environmental pollution. While fungal colorants could be effectively produced through precision fermentation by microorganisms, their adoption in industry remains limited due to challenges in processing, formulation, and application. ColorFun aims to bridge the gap between laboratory research, artisanal practices, and industrial needs by developing a scalable and adaptable colorant processing system. Building on the TUFUCOL project, which focused on optimizing fungal fermentation, ColorFun consortium gears the focus to downstream processing and industrial applications by using green chemistry. Many SMEs have explored fungal colorants using traditional methods, but due to lack of consistency and reproducibility, they are unsuitable for large-scale production. Meanwhile, lab research usually does not translate directly to industrial applications. Researchers can fine-tune processes under controlled conditions while large-scale production requires consistent formulations that work across different material substrates and processing environments. Without bridging these gaps, fungal colorants remain confined to research and small-scale applications rather than becoming viable industrial alternatives. Instead of developing separate solutions for each sector, ColorFun is working towards a set of standardized extraction and stabilization methods for a stable base colorant product. This pre-processed colorant can then be adjusted by different industries to meet their specific needs. This approach ensures both efficiency in production and flexibility in application. Professionals will collaborate in a test-improve-test circle, ColorFun will refine these formulations to ensure they work in real-world conditions. Students will be involved in the project, contributing to curriculum developments in biotechnology, chemistry, and materials science. Combining efforts, ColorFun lowers the barriers aiding fungal colorants to become a mainstream alternative to synthetic feedstocks. By making these colorants scientifically validated, industrially viable, and commercially adaptable, the project helps accelerate the transition to sustainable color solutions and circular economy.
In de faculteit ‘Science en Engineering’ van de Rijksuniversiteit Groningen is kennis ontwikkeld op het gebied van verduurzaming en vergroening in de chemie. De ambitie is om toe te werken naar de transitie van synthetische chemische processen naar biobased chemische processen. Een expertisegebied betreft de inzet van biotechnologische enzymconversies als alternatief voor klassieke (fossiele) chemische omzettingen. De vakgroep ‘Product and Processes for Biotechnology’ heeft expertise op het gebied van de opschaling van enzymatische conversies. Het MKB-bedrijf CarbExplore Research B.V. werkt aan procesontwikkeling van enzymatische glucosylering. De methode kan worden toegepast bij de (duurzame) productie van ingrediënten (w.o. zoetstoffen en surfactanten) die nodig zijn voor zogenaamde Home & Personal care producten van de toekomst. Bij de opschaling van de technologie, ontstaan innovatievragen. Inzet van het praktijkgerichte onderzoek tussen de RUG en CarbExplore is het vinden van een efficiënte enzymatische opschalingsroute voor deze groene grondstoffen. In de relatie met CarbExplore wordt gewerkt aan de conversie van een Stevia zoetstof. In het vervolg kan de universiteit deze enzymatische opschalingsmethode toepassen in andere bioconversies, andere producten, en bij andere bedrijven. Zowel voor de universiteit, als voor het bedrijf CarbExplore, wordt een economisch potentieel gecreëerd. De uiteindelijke visie en einddoel is het toewerken naar een vergroening van de chemie door middel van enzymatische conversies.
Momenteel worden houtafval en vergelijkbare reststromen voornamelijk gebruikt voor het verkrijgen van energie. Deze energie wordt verkregen door middel van verbranding of vergisting. In dit project worden de mogelijkheden onderzocht om lignine te ontsluiten uit houtafval en groenresten uit de paprikateelt en vervolgens chemisch/enzymatisch te verwerken tot bouwstenen voor de chemische industrie. Voor de private projectpartners, WAGRO Groenrecycling en paprikateler Helderman BV leidt dit tot hergebruik en verhoging van de economische waarde van de reststromen. Met de verkregen materialen kan tevens een ander probleem worden ondervangen. Huidige processen voor het vervaardigen van kunststoffen gebruiken aardolie als grondstof. Op termijn zouden in plaats van aardolie de eerder genoemde reststromen als duurzame bron voor kunststoffen gebruikt kunnen worden. Het onderzoek binnen dit project zal worden uitgevoerd door Hogeschool Inholland en de Universiteit van Amsterdam (UvA) en zal zich richten op (1) de ontsluiting en verdere verwerking van lignine uit de reststromen, (2) de chemische en/of enzymatische digestie van lignine, (3) het karakteriseren van de fragmenten ontstaan uit de digestie met vloeistoifchromatografie gekoppeld met massaspectrometrie (LC-MS) en (4) een haalbaarheidstoets voor de on-line digestie van de lignine met behulp van geïmmobiliseerde enzym technologie (immobilized-enzyme reactors, IMERs). De industriële partners in het project dragen zorg voor het aanleveren van de materialen, te weten paprika-afval en houtafvalresten. Daarnaast nemen ze deel aan het stuurgroepoverleg dat tweemaal gedurende het project plaats zal vinden. De bijdrage van Hogeschool Inholland zal bestaan uit het uitvoeren van digesties en analyses met LC-MS en de dagelijkse begeleiding van studenten/stagiaires voor het project. De UvA zal zich richten op het ontwikkelen van LC methoden voor de analyse van digestieproducten, en het optimaliseren van on-line bioreactoren (IMERs) voor digestie. De samenwerking binnen het voorgestelde project zal leiden tot een versterking van de kennispositie van Hogeschool Inholland voor het onderwerp Circulaire Economie, dat goed aansluit bij het lectoraat Green Biotechnology. Het project zal deel uitmaken van de Amsterdam Green Campus. In dit regionale platform werken onderzoekers, onderwijsinstellingen en ondernemers samen aan vernieuwingen en het opleiden van talent binnen de groene sector. Wanneer blijkt dat het proces van ontsluiten en digesteren van lignine uit reststromen succesvol en rendabel is, kunnen de deelnemende bedrijven binnen dit project hier economisch voordeel uit halen. Tevens zal er binnen Hogeschool Inholland en de UvA een stevige kennisbasis ontstaan met betrekking tot het opwaarderen van reststromen in het algemeen en het ontsluiten, digesteren en analyseren van lignine in het bijzonder. Door de geplande gezamenlijke bijeenkomsten zal de samenwerking tussen Hogeschool Inholland, de UvA en de private partners worden versterkt. De ontwikkelde werkwijzen kunnen in de toekomst worden toegepast op andere materiaalstromen en een van de beoogde uitkomsten van dit project is dan ook het indienen van andere gezamenlijke projectvoorstellen.
