Jaarlijks worden er minstens 1 miljard biertjes gebrouwen met gisten uit het labo van professor Kevin Verstrepen, en dat is wellicht nog een forse onderschatting. Maar de toepassingen van zijn onderzoek gaan nog veel breder: van geneesmiddelen over voeding tot petrochemische producten. “Wij ontwikkelen gisten die vlees, eiwitten en plastiek kunnen vervangen.”
Kevin Verstrepen is de wetenschappelijk directeur van het VIB-KU Leuven Centrum voor Microbiologie. Als hij de pers haalt, is het doorgaans omdat zijn onderzoek op grote schaal toegepast wordt bij een product dat bij elke Belg tot de verbeelding spreekt: bier. Dankzij zijn analyse van gistcellen slagen brouwers erin de smaak van hun bier aan te passen of met minder grondstoffen hetzelfde kwaliteitsniveau te bereiken. Zij staan dan ook in de rij om met Verstrepen en zijn team samen te werken. AB InBev is een van de belangrijkste financiers van het ‘Verstrepen-lab’.
“Soms is het een beetje frustrerend dat journalisten enkel langskomen als wij weer iets leuks of nieuws gedaan hebben met bier”, geeft hij toe. Terwijl de toepassingen van het onderzoek van Verstrepen veel breder gaan. “Gisten kun je ook gebruiken om op een duurzame manier andere voedingsproducten of industriële producten te produceren”, vertelt hij. “Bovendien doen wij fundamenteel onderzoek naar de basisprincipes van genetica en celbiologie. Op dat gebied hebben we een bijdrage geleverd aan de evolutietheorie. Dat werk is wetenschappelijk minstens even belangrijk. We begrijpen nu veel beter wat er op DNA-niveau is gebeurd. Darwin wist dat niet, hij kende geen DNA.”
Hoe bent u bij het onderzoek naar gistcellen uitgekomen?
KEVIN VERSTREPEN. “Ik ben gestart als student geneeskunde, maar na een jaar overgeschakeld op een studie voor bio-ingenieur. Daar was meer ruimte voor onderzoek en menselijke toepassingen. Voor mijn thesis wilde ik perse naar het buitenland. Zo ben ik een beetje bij toeval in een laboratorium voor biotechnologie in Zuid-Afrika beland. Professor Pretorius was gastdocent in Leuven en zo was het makkelijker om de stap te zetten. Hij werkte in zijn labo vooral op gisten – dat zijn de microben die bijvoorbeeld wijn doen gisten. Zijn doel was betere gisten voor Zuid-Afrikaanse wijn te ontwikkelen.”
En de stap van wijn naar bier was snel gezet?
VERSTREPEN. “Ik ontdekte wat een fantastisch organisme gisten zijn. Heel wat Nobelprijzen zijn uitgereikt aan gistonderzoekers. De doorbraak van wat kanker precies is, is ontdekt in gistcellen. Gisten zijn geen bacteriën, het zijn eigenlijk een soort schimmels die heel erg op menselijke cellen lijken. Terug in Leuven ben ik me daarop verder gaan toeleggen. Voor mijn doctoraat ben ik op zoek gegaan naar de stukken DNA, de genen die instaan voor de vorming van de smaak en de aromastoffen tijdens het gistingsproces van bier. Eigenlijk wisten we daar heel weinig over.”
Lees ook: Lucía Chávez-Gutiérrez (VIB-KU Leuven): ‘Ooit kunnen we alzheimer voorkomen’
Hoe belangrijk is gist voor het brouwen van bier?
VERSTREPEN. “Bier wordt gemaakt op basis van vier ingrediënten: water, mout, gist en hop. Met de receptuur kun je variëren, maar ook met de gebruikte gist, want die maakt behalve alcohol en koolzuurgas ook veel verschillende aromastoffen aan. Elke brouwerij heeft zijn eigen gist, en die bepaalt voor een groot deel de smaak van het bier. Geen enkele gist is dezelfde – een beetje zoals alle mensen anders zijn. Dat maakt het zo interessant voor fundamenteel onderzoek.”
Aanvankelijk deed u dat in de Verenigde Staten.
VERSTREPEN. “Ja, na mijn doctoraat heb ik twee jaar fundamenteel onderzoek op basis van gistcellen gedaan aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Daarna kon ik een eigen labo starten aan Harvard. Daar onderzochten we vooral waarom stukken van het DNA sneller evolueren en veranderen dan andere – iets wat overigens nog altijd ons basisonderzoek is. Vier jaar later kreeg ik een aanbod van de KU Leuven en het Vlaams Instituut voor Biotechnologie om mijn labo te verhuizen naar Leuven.”
Waarom bent u op dat voorstel ingegaan?
VERSTREPEN. “De kwaliteit van het onderzoek in België is echt wel goed. We kunnen gerust concurreren met MIT en Harvard. En we zijn hier ook snel beginnen samen te werken met de industrie. Aan Harvard bestaat die traditie minder. Met Barry Callebaut hebben we een project opgezet rond de fermentatie van cacaobonen. Ik moet eerlijk toegeven dat ik, toen ze mij belden, niet eens wist dat er ook bij de productie van chocolade een proces van spontane gisting plaatsvindt. Een proces dat overigens heel belangrijk is voor de smaakvorming van chocolade. Zo is de bal aan het rollen gegaan.”
‘De kwaliteit van het onderzoek in België is echt wel goed. We kunnen gerust concurreren met MIT en Harvard’
Wie gisting en bier en Leuven zegt, zegt meteen ook AB InBev?
VERSTREPEN. “AB InBev is heel snel aan onze deur komen kloppen, en sindsdien hebben we eigenlijk een continu partnerschap. Het betaalt een aantal mensen in het labo om onderzoek te doen naar betere gisten. Dat zijn bijvoorbeeld gisten die zorgen voor een efficiënter, duurzamer of milieuvriendelijker productieproces. Gaandeweg zijn we ook voor andere brouwers en bedrijven gaan werken. Zo hebben we voor de trappistenbrouwerijen kunnen aantonen dat hun gisten heel bijzondere kruisingen zijn. Dat gaf hen de kans de best mogelijke gist te kiezen, waardoor ze een consistent hoge kwaliteit kunnen waarborgen. Ik denk dat ik mag zeggen dat we het belangrijkste toegepaste gistlabo ter wereld zijn. Wij bewaren hier zowat honderdduizend giststammen.”
Lees ook: De mais van morgen: Rainbow Crops bewerkt DNA voor meer robuuste gewassen
Hoe groot is uw onderzoeksgroep?
VERSTREPEN. “Hier werkt een vijftigtal mensen. Dat is een vrij grote onderzoeksgroep. Zo’n vijftien mensen doen fundamenteel onderzoek naar hoe DNA werkt en gebruiken daarvoor gistcellen. De rest doet toegepast onderzoek. Ik schat dat vijftien tot twintig van hen direct betaald worden door bedrijven die bepalen waarop ze werken. De andere tien tot vijftien betalen wij met beurzen toegekend door Vlaanderen. Dat was voor mij een van de redenen om terug te keren naar Vlaanderen. Vlaanderen heeft zowel goede onderzoekers als een goede onderzoeksfinanciering. Vlaio en het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek (FWO) zijn daarin belangrijke spelers. Zij laten ons toe te werken op innovatieve projecten met een langetermijnhorizon, waarin bedrijven niet zouden investeren. Dat ecosysteem werkt echt heel goed.”
‘We zijn snel beginnen samen te werken met de industrie. Aan Harvard bestaat die traditie minder’
Hoe sterk staat Vlaanderen als biotechcentrum?
VERSTREPEN. “Vlaanderen is echt een biotech-hotspot. Wat we missen, zijn grote industriële ondernemingen met financiële slagkracht die op een onderzoeksproject springen en de knowhow omzetten in een onderneming, zoals in Denemarken gebeurd is met Novo Nordisk. Dat is een megabedrijf, maar tegelijk ook een fermentatiebedrijf. De Deense industrie hoef je niet te overtuigen van de waarde van gisten als basis van een of meer fabrieken. Doordat een deel van de winsten weer in het lokale ecosysteem geïnvesteerd wordt, vrees ik dat de Denen de koppositie van Vlaanderen in biotech zullen inpikken.”
Wat kan er beter in Vlaanderen?
VERSTREPEN. “We moeten opletten dat we niet te veel terugplooien op het Nederlands. Het wordt ons almaar moeilijker gemaakt om in het Engels les te geven. Ik begrijp de taalgevoeligheid, maar dit kan ons enorm schaden. Als we weer overschakelen op Nederlands, kunnen we geen toppers meer uit het buitenland aantrekken die hier prof willen worden. En dat is belangrijk, want die mensen brengen nieuwe kennis mee. Maar ook buitenlandse topstudenten zullen niet meer komen, want die gaan echt geen les in het Nederlands volgen. Toptalent je land binnenbrengen is nochtans cruciaal. Veel van die mensen blijven hangen. Ons labo bijvoorbeeld is heel internationaal. Er wordt enkel Engels gepraat. De helft van de medewerkers zijn buitenlanders, en die komen van over heel de wereld.”
Wordt uw onderzoek op grote schaal toegepast?
VERSTREPEN. “We hebben uitgerekend dat er elk jaar 1 miljard biertjes geproduceerd worden met gisten die wij gemaakt hebben. En dat is wellicht een forse onderschatting. Gist is bepalend voor het aroma van het bier. Bittere bieren bijvoorbeeld zijn vooral hopgedreven, maar ook het gebruikte gist kan ervoor zorgen dat de bitterheid beter tot zijn recht komt. Bij pilsbieren slagen we er vooral in de efficiëntie te vergroten: meer volume op een duurzamere manier produceren. De kwaliteit staat echter steeds voorop. Dat vind ik wel knap aan de Belgische bier- en voedingsindustrie: die zal nooit een goedkopere versie kiezen als het ten koste van de kwaliteit gaat.”
‘Doordat een deel van de winsten weer in het Deense ecosysteem geïnvesteerd wordt, vrees ik dat de Denen de koppositie van Vlaanderen in biotech zullen inpikken’
De Belgische brouwerijen staan nochtans onder druk. Vooral kleine brouwers hebben het moeilijk.
VERSTREPEN. “Ja, eigenlijk werken die bedrijven met heel kleine marges. Als je ziet welke ingrediënten er in bier zitten en hoe complex dat hele productieproces is, dan is bier eigenlijk een goedkoop product. Daarom is elk procentje dat ze goedkoper kunnen produceren voor hen meegenomen. Waar we nu hard mee bezig zijn, is het inzetten van de technologie om betere alcoholvrije bieren te maken. Dat is in het belang van de samenleving en van onze economie. Als we de beste brouwers ter wereld willen blijven, moeten we blijven innoveren. Alcoholvrij bier is bovendien beter voor de gezondheid en daardoor een groeimarkt.”
Ik heb begrepen dat jullie ook een eigen brouwerij hebben?
VERSTREPEN. “Dat klopt. Als onderzoeksresultaten toegepast worden, betalen bedrijven ons een vergoeding. Dat gaat niet over grote sommen, maar we herinvesteren het geld wel in onderzoek, zoals de aankoop van apparaten voor het labo. Met de hulp van AB InBev hebben wij op die manier onze eigen brouwerij gekocht. Het is een heel moderne, compleet geautomatiseerde minibrouwerij waar wij 500 liter kunnen produceren. Op die manier kunnen we bepaalde zaken op een iets grotere schaal uittesten en gisten met elkaar vergelijken. We kunnen er zelfs recepten ontwikkelen. Maar dat is niet onze missie.”
Welke andere toepassingen dan bier genieten uw aandacht?
VERSTREPEN. “We werken nu ook veel op bio-ethanol (biologische brandstof gemaakt op basis van plantaardige materialen, nvdr). Ons onderzoek focust op manieren om giststammen efficiënter te maken, zodat uit dezelfde hoeveelheid grondstoffen – hetzij suikerriet, hetzij maïs, hetzij rijst – meer alcohol kan worden geproduceerd. Dat is beter voor de bedrijven, maar ook voor het milieu. We besparen enorm veel op CO2, daar ben ik heel trots op.
‘De Belgische bier- en voedingsindustrie zal nooit een goedkopere versie kiezen als het ten koste van de kwaliteit gaat’
“De jongste vijf jaar zijn we gisten meer aan het programmeren om andere stoffen te maken. Gisten kun je genetisch manipuleren, bijvoorbeeld om geneesmiddelen te produceren. Die technologie heet precisiefermentatie. Weinig mensen weten dat de insuline voor diabetespatiënten, het vaccin tegen hepatitis en het onlangs gehypte Ozempic allemaal gemaakt worden op basis van genetisch gemodificeerde gisten.”
Is dat een toepassing waarin u brood ziet voor uw labo?
VERSTREPEN. “Wij richten ons meer op voeding. Zo herprogrammeren we gistcellen, waardoor ze precies dezelfde moleculaire bestanddelen hebben als dierlijke eiwitten of vetten. De gisten kunnen dan als het ware perfect de plaats innemen van vlees of moedermelk. Het grote probleem is dat de huidige voedingsstoffen eigenlijk heel goedkoop zijn, wat het moeilijk maakt er met onze duurzamere en gezondere alternatieven tegen te concurreren. De investeringskosten zijn ook vrij hoog.
Lees ook: Starter van de week: MicrobeSpotter spoort blaasontstekingen sneller op
“Hetzelfde geldt voor de potentiële vervangers van petrochemische producten. Op basis van gisten kun je bioplastics ontwikkelen. Maar door de lage prijs van olie en chemische producten ligt de kostprijs daarvan hoger dan die van gewone plastics. Die alternatieven op basis van gist zijn voorlopig dus niet competitief. Het spijtige is dat we daardoor de ecologische winst die we kunnen boeken laten liggen.”
Wilt u geen spin-off oprichten?
VERSTREPEN. “We zijn daarmee bezig. De focus zou liggen op het produceren van dierlijke vetten uit gistcellen. Die zou je kunnen gebruiken als een supplement voor vegetarische producten, om die lekkerder en gezonder te maken. We zien daarvoor toepassingen in zowel menselijke als dierenvoeding. Neem kattenvoeding: die kun je niet puur vegetarisch maken. Voor die dieren is puur plantaardig eten niet gezond. Dus moet je dierlijke supplementen toevoegen, maar dat is niet duurzaam.”
Is er interesse van investeerders?
VERSTREPEN. “We merken dat het investeringsklimaat moeilijk is, zeker in de voedingsindustrie. Risicokapitaalverschaffers willen winst maken, en liefst op korte termijn. Dat is bij voeding net iets moeilijker. In farma ligt dat eenvoudiger. De ontwikkelingskosten zijn enorm, maar als je vijf jaar later een blockbuster hebt, gaat de cashflow door het dak. Dat zal niet gebeuren met dierenvoeding. Als een product ecologischer is maar dubbel zo duur als een traditioneel product, ben ik niet zeker of consumenten voor het duurzame alternatief zullen kiezen. Daarom werken we hard aan de efficiëntie en de kostprijs. Dat lukt al aardig, en dus heb ik goede hoop dat de spin-off er binnenkort komt.”
Bio
• 1975: geboren in Leuven
• Studie bio-ingenieur aan de KU Leuven
• Doet voor zijn thesis en doctoraat onderzoek naar de werking van gistcellen
• Werkt twee jaar aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en daarna vier jaar aan Harvard University (Boston). De resultaten van zijn onderzoek verschenen onder meer in Science
• 2009: keert terug naar Leuven en doet er toegepast onderzoek in samenwerking met Belgische bierbrouwers (o.m. AB InBev). Dat leidt in 2012 tot de oprichting van het Leuven Institute for Beer Research
• Sinds 2017: directeur van het VIB-KU Leuven Centrum voor Microbiologie.
• Wint verschillende beurzen en internationale onderscheidingen, en veel van zijn studenten zijn uitgegroeid tot succesvolle professoren, onderzoekers en ondernemers
Lees ook: Leuvense onderzoekers ontdekken mogelijke antikankerstoffen in zieke vissen
