KNAW

Research

Cultivation of sponges

Pagina-navigatie:


Update content


Title Cultivation of sponges
Period 01 / 2007 - 12 / 2010
Status Completed
Research number OND1336218

Abstract

We develop sponge cell cultures for production of bioactive compounds. It is known that sponges produce bioactive compounds but it is not known if these compounds can also be produced in cell cultures. For most sponges it is unknown in which cells the bioactive compounds are produced and by which factors the production of bioactive compounds is induced. The aim is to study biosynthetic production pathways and stimuli that affect production of bioactive compounds in both intact sponges and sponge cell lines. In theme 1 we focus on production of these compounds in intact sponges.

Research objectives:
As a model organism we will work with Dysidea avara, which produces the bioactive compound avarol. In the proposed research we intend to:

1. stimulate the production of the bioactive compounds via stress factors It is generally assumed that sponges produce secondary metabolites because they have to compete for space with other organisms, they have to prevent fouling and they have to keep away predators. In this research the chemical stimuli inducing the production of avarol will be studied in detail.
2. identify the location in the sponge where the metabolite is produced The cell type in which the bioactive compound and intermediates are produced will be determined. For that the different cell fractions from Dysidea avara will be isolated and metabolites and intermediates in the different fractions will be analyzed.

Results and products:
Objectives indicated above are the general objectives of our sponge research and this grant is used to bridge the gap between running projects for development of new collaborative projects.
Sonia de Caralt (CEAB-CSIC, WU) obtained her doctorate degree in 2007. She did in situ studies on growth of sponges, isolation of larvae from sponges and development of larvae into sponges. Her research showed that although sponges grow slowly, growth is stimulated after damage. Also undifferentiated sponges (larvae) grow fast. From this research hypothesis were developed about factors stimulating growth. Klaske Schippers studies this further in her PhD research.
Dominick Mendola (EU) finished his thesis in 2008 on a study on the relation between flow, food uptake and development of sponges. Dominick showed that sponges are very dynamic organisms. Marieke Koopmans (NWO-ALW) will defend her PhD thesis in 2009 on growth and metabolism in sponges. Results obtained by Sonia de Caralt were confirmed for other species and in addition to that Marieke showed that as a response to damage the rate of metabolic processes in sponges increased. Next steps will consist out of studying an increase in production of bioactive components. Research proposals are in preparation for this.
The research Cultivation of sponges is focused on development of a technology. In order to use the developed technology for development of new medicines from sponges we need to combine this research with research on drug discovery from sponges. Eventually we would like to apply our technology for development of new medicines. The expertise on drug discovery is not available at Wageningen UR and for that reason we started collaborations. We collaborate with Harbor Branch Oceanoraphic Research Institute in US. HBOI has a large drug discovery program. Prof. Shirley A. Pomponi is for that reason in 2009 on a KNAW for a period of 3 months visiting professor at Wageningen University. Together with HBOI we collaborate in larger programs, e.g. in collaboration with NIOF (National Institute of Oceanography and Fisheries). In this collaboration we want as the first group to screen in the Red Sea and to use our technology to develop medicines from components discovered. Target medicines have activity against cancer and hepatitus C.

Abstract (NL)

Doel Wij ontwikkelen sponscelculturen voor de productie van bioactieve componenten. Het is bekend dat spoonzen deze componenten produceren, maar het is onbekend of deze componenten ook geproduceerd kunnen worden in celculturen. Voor de meeste sponzen is het niet bekend in welke celtypen deze stoffen geproduceerd worden en door welke factoren productie van die stoffen gestimuleerd wordt. De doelstelling van ons onderzoek is biosynthetische routes op te helderen en stimulering daarvan voor productie van bioactieve componenten in sponzen op te realiseren. Dit wordt gedaan in zowel complete sponzen in situ als in sponscellijnen in vitro. In thema 1 concentreren wij ons op de productie van deze stoffen in intacte sponzen.
Deelnemers:
Prof.dr.ir. Rene H. Wijffels, Dr.ir. Dirk E. Martens, Dr. Dominick Mendola, Dr. Sonia de Caralt, Ir. Marieke Koopmans, ir. Klaske Schippers, Prof. Dr. Shirley A., Pomponi

Werkwijze
Dysidea avara wordt gebruikt als modelorganisms. Dysidea avara produceert het bioactieve component avarol.
In ons onderzoeksprogramma proberen wij:

1. productie van bioactieve componenten te stimuleren door het toepassen van stressfactoren
Algemeen wordt aangenomen dat sponzen secundaire metabolieten produceren omdat zij moeten vechten om plaats met andere organismen, omdat zij dienen te voorkomen dat ze overgroeid worden door andere organismen en om te voorkomen dat ze opgegeten worden. In dit onderzoek zullen de chemische stimuli die hieraan ten grondslag liggen in detail bestudeerd worden.
2. het bepalen van de lokatie in de spons waar de bioactieve stoffen geproduceerd worden
Het celtype waarin de bioactieve componenten en hun intermediairen geproduceerd wrden zullen worden bepaald. De verschillende celfracties van Dysidea avara zullen worden geïsoleerd en metabolieten en intermediairen in verschillende fracties zullen geanalyseerd worden.

Resultaten
Bovengenoemde doelen zijn de algemene doelen van ons sponsonderzoek en de beurs wordt gebruikt ter overbrugging van lopende projecten naar samenwerkingsprojecten in de komende jaren.
Sonia de Caralt (CEAB-CSIC, WU) is in 2007 gepromoveert en heeft veel in situ studies gedaan naar groei van sponzen en isolatie van sponslarven en ontwikkeling van larven tot nieuwe sponzen. Dit onderzoek liet zien dat sponzen weliswaar langzaam groeien, maar na beschadiging veel sneller groeien. Ook ongedifferentieerde sponzen (de larven) groeien snel. Hieruit zijn hypotheses geformuleerd over stimulusfactoren voor groei, waar Klaske Schippers momenteel onderzoek aan doet.
Dominick Mendola (EU) is in 2008 gepromoveert op een studie naar de relatie tussen stroming en voedselopname en ontwikkeling van sponzen. Aangetoond is dat sponzen juist heel dynamische organismen zijn.
Marieke Koopmans (NWO-ALW) promoveert in 2009 op groei en metabolisme in sponzen. Resultatem verkregen door Sonia de Caralt zijn hierin bevestigd voor andere sponssoorten en zij heeft laten zien dat beschadigingen tot grotere metabole activiteit leidt. De vervolgstappen bestaan uit het kijken naar productie van bioactieve componenten waarvoor we momenteel projectvoorstellen in voorbereiding hebben.
Het onderzoek Kweken van sponzen is gericht op de ontwikkeling van technologie. Om de technologie te gebruiken voor de ontwikkeling van medicijnen tegen ziekten waar nu geen medicijnen voor zijn dient dit gecombineerd te worden met drug discovery programma s. Uiteindelijk willen we technologie dan toepassen op unieke sponsssoorten die unieke medicijnen ontwikkelen. Deze expertie van drug discover is niet aanwezig in Wageningen en dus wordt momenteel insamenwerkin de onderzoekslijn opgezet. Hiervoor werken wij samen met Harbor Branch Oceanographic Institute in de VS. Zij hebben uitgebreide discoer programma s. Prof. Shirley Pomponi is in dit kader in 2009 een drietal maanden visiting professor aan WU dankzij een KNAW beurs. Samen met HBOI werken we aan grotere programma s, o.a. in samenwerking met NIOF (National Institute of Oceanography and Fisheries) om als eersten te gaan screenen in de Rode Zee en onze technologie te gebruiken hieruit medcijnen te ontwikkelen. Target medicijnen hebben activiteit tegen kankeren hepatitus C.

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Project leader Prof.dr.ir. R.H. Wijffels

Related research (upper level)

Classification

A21000 Agriculture and horticulture
D14500 Chemical technology, process technology

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation