Vitamine C voor astronauten

Een door jouzelf bedacht project realiseren bij de ESA, de Europese tegenhanger van de NASA: welke student droomt daar niet van? Voor Robin, Marjam, Sietse en Zico werd deze droom werkelijkheid. De derdejaarsstudenten Biotechnologie gaan met behulp van geavanceerde apparatuur van ESA een experiment uitvoeren met het groeien van kiemplanten onder verschillende zwaartekrachten. Hiermee hopen ze een positieve bijdrage te leveren aan de vitamine-inname van astronauten en meer fundamentele kennis van planten te verkrijgen.

Tijdens zijn derdejaarsstage bij de European Space Agency zag Robin Romein een studententeam aan het werk in het programma ‘Spin Your Thesis!’. Op aansporing van zijn stagebegeleider stelde hij zelf ook een groep samen met studiegenoten Sietse Lek, Zico Verhoeff en Marjam Saleh. Gezamenlijk maakten ze een onderzoeksplan waarin ze hun idee voorlegden aan ESA. Na hun presentatie werd het plan van team ‘Hypercropsidants’ geselecteerd om daadwerkelijk uit te voeren – als enige in een internationaal deelnemersveld!

Verschillende gravitatiecondities
De studenten bestuderen de productie van vitamine C in drie soorten kiemplanten bij verschillende gravitatiecondities (gravitatie is zwaartekracht – red.). Robin: “Er zijn al projecten bij NASA en in mindere mate bij ESA om planten dusdanig te ontwikkelen dat ze in de ruimte kunnen groeien, maar we weten niet wat er precies met planten gebeurt als je ze in de ruimte kweekt. Dat gaan wij nu uitzoeken. Wij hebben besloten om ons te richten op ‘microgreens’, dat zijn kiemplantjes die nu in opkomst zijn, zoals alfalfa. Als de gravitatiekracht verandert, gaat de concentratie vitamine C dan omhoog of omlaag?” Zijn teamgenoot Marjam vult aan: “We modificeren in principe niks; we kijken alleen wat er gebeurt.”

In september mag het team drie dagen lang experimenten uitvoeren bij de ESA, waarbij ze gebruikmaken van de Large Diameter Centrifuge (LDC), een enorm vierarmig ronddraaiend apparaat. “Aan het einde van elke arm zit een doos waarin je het experiment kunt plaatsen”, vertelt Robin. “Als de centrifuge ronddraait bewegen de armen mee en dan zwaaien de dozen naar buiten. En daardoor komt de gravitatie dus loodrecht op de bodem van die doos te staan. Vergelijk het maar met een draaimolen op de kermis: de stoeltjes zweven naar buiten en dan word je in je stoel gedrukt. De LDC kan de druk opvoeren tot twintig keer het gewicht van het voorwerp dat je in zo’n doos stopt. Voor ons experiment is vier keer genoeg. Ook gewichtloosheid gaan we simuleren; daar gebruiken we weer een ander apparaat voor, de Random Positioning Machine (RPM).”

Stress bij de plant
De studenten hebben al literatuuronderzoek gedaan. Aan de hand daarvan verwachten ze dat de concentratie vitamine C in de plant toeneemt naarmate de zwaartekracht sterker wordt en afneemt bij gewichtloosheid. Marjam: “Het schijnt dus dat de aanmaak van vitamine C heel erg samenhangt met stress. Als je een druk op een plant zet van twee of zelfs vier keer zijn eigen gewicht, dan geeft dat wel stress bij de plant.”

Robin legt uit wat er dan precies gebeurt: “Bij stress ontstaan er vrije radicalen, dat gebeurt ook in ons lichaam. Antioxidanten zoals vitamine C kunnen die vrije radicalen tegengaan. Het is een soort mechanisme van de plant om zich te beschermen. Dus door die plant te laten stressen kunnen wij regelen dat hij meer vitamine C produceert.”

Voedingswaarde
Wat hebben astronauten aan deze kennis? Robin: “In het ruimtestation ISS is de zwaartekracht een stuk lager dan hier op aarde. Als wij er uiteindelijk achterkomen dat onder gesimuleerde gewichtloosheid de concentratie van vitamine C daalt, dan wordt daarmee ook de voedingswaarde van het gewas lager. Dat heeft een nadelig effect op de gezondheid van astronauten.”

Bijslikken dus? Nee, dat is niet de beste oplossing. Marjam haalt de literatuur er weer bij: “Onderzoek bij muizen lijkt erop te duiden dat vitamines beter worden opgenomen in je lichaam als je ze via planten binnenkrijgt dan via supplementen.” En dan is er nog een ander argument, vertelt Robin: “Als je bijvoorbeeld voor een langere tijd in de ruimte blijft, wil je op een gegeven moment niet meer afhankelijk zijn van de aarde, dus dan moet je op een andere manier voldoende vitamines binnen zien te krijgen.” Denk aan het modificeren van planten waardoor ze zelf meer vitamines aanmaken, of het kunstmatig toevoegen van een verhoogde zwaartekracht aan de planten. Maar dat valt buiten de scope van dit project.

Trainingsweek
Het project maakt deel uit van het educatieve programma van ESA en is in februari van start gegaan met een trainingsweek. Marjam kijkt daar met veel enthousiasme op terug: “Tijdens de week hebben we een cursus gehad in systematic engineering, waardoor we meer kennis hebben opgedaan over de technische kant van ons experiment, erg nuttig! En geweldig dat we een presentatie kregen van een ESA-astronaut over zijn ruimtereizen. Daarnaast was het een handig moment om contact te leggen met de medewerkers van ESTEC (European Space Research and Technology Centre) in Nederland.”

Naast hoofdsponsor ESA hebben de studenten ook nog andere bedrijven bereid gevonden om kostbare materialen en zaden beschikbaar te stellen voor het experiment: Promega en Microgreens Holland reageerden gelijk enthousiast. Marjam: “Superfijn hoe we gelijk al enorm gesteund worden door grote partijen!” Het team werkt ook nauw samen met Inholland-lector Nelleke Kreike en haar onderzoekslijn Green Biotechnology. “Ze helpt ons vanuit haar plantenexpertise met vraagstukken waar wij misschien niet aan hebben gedacht. Dit onderzoek valt buiten het curriculum van onze opleiding, maar we kunnen mede dankzij haar gebruikmaken van de labfaciliteiten op de Naaldwijkstraat en het Science Park.”

Komend najaar analyseren de studenten alle resultaten. Mogelijk krijgen ze dan de kans om een artikel te publiceren in een wetenschappelijk tijdschrift.