BE-PROTECT
Achtergrond
Belgisch e-platform voor eiwitgebaseerde verfijning en geoptimaliseerde dreigingsevaluatie met computationele AI-gestuurde technologie.
De afgelopen decennia is ons moleculaire begrip van de biologie explosief gegroeid, met directe gevolgen voor gezondheid en landbouw. Tegelijk nemen natuurlijke biologische dreigingen toe, aangedreven door toenemende menselijke mobiliteit, verstoring van ecologische niches en klimaatverandering. Met een steeds groeiend arsenaal aan geavanceerde biomoleculaire benaderingen kunnen ook de bioagentia die zulke dreigingen veroorzaken steeds eenvoudiger (her)ontworpen worden, net als de moleculaire therapieën die erop antwoorden.
Eiwitten zijn de sleutelmoleculen van het leven die door bioagentia worden aangevallen of door bioagentia zelf actief worden gebruikt. Ze zijn daarom essentieel om biologische dreigingen op moleculair niveau te karakteriseren en om in elke biodefensie-aanpak mogelijke antwoorden te formuleren. Ze maken ook een functioneel, stabiel en nauwkeurig onderscheid mogelijk tussen stammen of soorten die genetisch sterk gelijkend zijn, maar zich anders gedragen inzake pathogeniteit.
De huidige experimentele detectie vertrekt doorgaans van genomische analyse, wat de interpretatie beperkt. De genoominformatie omzetten naar het eiwitniveau kan het vermogen om bioagentia te karakteriseren sterk vergroten: door te zoeken naar gelijkenissen met eiwitten van bekende organismen, waarschijnlijke moleculaire werkingsmechanismen te identificeren, gastheer-pathogeen-eiwitinteracties af te leiden en pistes voor tegenmaatregelen aan te reiken, zowel op korte als op lange termijn.
BE-PROTECT ontwikkelt versterkte biodefensiemaatregelen 'made in Belgium' die de beoordeling, preventie en paraatheid, alsook de respons en het herstel bij biologische incidenten optimaliseren. Daartoe formuleert het project een computationele pijplijn voor uitgebreide in-silico-eiwitkarakterisering die experimentele informatie op genoomniveau over bioagentia interpreteert, of die nu natuurlijk voorkomen of met kwaad opzet zijn verspreid.
De cruciale vernieuwing in deze aanpak is dat ook de niet-vouwende, flexibele regio's van eiwitten in rekening worden gebracht. Veel pathogeenmechanismen benutten zulke flexibele regio's om gastheercellen te infecteren en ermee te interfereren, maar omdat het moeilijk is die regio's te karakteriseren en te interpreteren, blijven ze meestal buiten beschouwing.
BE-PROTECT bereikt dit doel door publiek beschikbare data, bestaande methoden en een verantwoord gebruik van AI te combineren om de functie en de waarschijnlijke doelwitten van bioagens-eiwitten te bepalen, ze te vergelijken met geannoteerde pathogeeneiwitten en met gastheereiwitten, en vervolgens waarschijnlijke eiwitinteracties en mogelijke bioagens-verstorende geneesmiddelen te identificeren via hergebruik van geneesmiddelen en door AI ontworpen mini-binders.
De computationele pijplijn is bedoeld als volledig dual-use, met een publieke component voor algemene volksgezondheidsmaatregelen en een private component voor biodefensie rond gevoelige bioagentia, waarbij de invoergegevens van de pijplijn en de resultaten volledig parallel en op beveiligde wijze kunnen worden verwerkt.
Het onderzoeksprogramma DEFRA is het resultaat van een samenwerking tussen het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) en het Koninklijk Hoger Instituut voor Defensie (KHID). Het KHID beheert het programma, de financiering en de opvolging van de geselecteerde projecten.
BE-PROTECT behoort tot DEFRA-thema 5: Biotechnologie en menselijke verbetering/versterking (BHEA).
Het project staat open voor de Belgische wetenschappelijke gemeenschap, bij voorkeur in een triple-helixsamenstelling waarin de academische wereld en de industrie samenwerken met openbare onderzoeksinstellingen om onderzoek en technologie binnen Defensie te bevorderen.
BE-PROTECT brengt de VUB, partners van de Belgische Defensie en PUXANO samen om biodefensiemaatregelen 'made in Belgium' te bouwen met beveiligde publieke en private computationele componenten.
Het doel is biologische gebeurtenissen te beoordelen, te voorkomen, erop voorbereid te zijn, erop te reageren en ervan te herstellen, of ze nu voortkomen uit opzettelijke of accidentele verspreiding of uit natuurlijke uitbraken.
Dezelfde moleculaire inlichtingen kunnen ondersteuning bieden bij uitbraken van natuurlijke oorsprong, opzettelijke verspreidingen, tactische besluitvorming en gereedheid tegen onbekende of opkomende pathogenen, en dragen tegelijk bij aan een bredere nationale en Europese samenwerking. Het platform is ontworpen om aan te sluiten bij bredere Europese en NAVO-initiatieven, wat de samenwerking verbetert en de wetenschappelijke en operationele reikwijdte van het project vergroot.
Naast het hergebruik van geneesmiddelen om bioagentia tegen te gaan, wil het project nieuwe eiwitbinders voor bioagens-eiwitten ontwikkelen, wat verdere innovatie richting biosensoren of nieuwe geneesmiddelen mogelijk maakt. Door het generieke karakter van de pijplijn kan die ook aansluiten op andere ontwikkelingen binnen de EU of de NAVO en directe interdisciplinaire samenwerking mogelijk maken met andere DEFRA-initiatieven en met Europese defensie- of NAVO STO-initiatieven.
