Onderzoek Aline Verstraeten

Abstract

Een thoracaal aorta aneurysma (TAA) is een abnormale verwijding van de aorta in de borstkas die kan leiden tot een scheur of dissectie welke gepaard gaat met ernstige complicaties en een mortaliteit van 50%. Ondanks belangrijke inspanningen om inzicht te krijgen in de moleculaire mechanismen die aan de basis liggen van TAA's, is er momenteel geen therapie die TAA's effectief afremt of zelfs ongedaan maakt. Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) is een baanbrekende technologie die welke nieuwe wegen opent om nog onbekende ziektemechanismen te ontdekken. In dit project zal ik gebruik maken van deze techniek om een nieuwe TAA aandoening die veroorzaakt wordt door bi-allelische pathogene varianten in het IPO8 gen te onderzoeken. Ik zal op zoek gaan naar differentieel geëxpresseerde genen (DEGs) binnen de verschillende aortacelpopulaties van een Ipo8-/- muismodel welke het TAA fenotype recapituleert. Ik zal ook gedeelde DEGs tussen Ipo8-/- muizen en andere TAA muismodellen onderzoeken om zo convergerende ziektemechanismes te vinden in klinisch verwante TAA aandoeningen. De rol van de geïdentificeerde causale kandidaatgenen in de ontwikkeling van muis-TAA's zal vervolgens gevalideerd worden in een humane setting, door gebruik te maken van CRISPR-inhibitie of -activatie in iPSC afgeleide vasculaire gladde spiercellen of endotheelcellen. Mijn onderzoek zal zo nieuwe TAA-drivers aan het licht brengen en dus ook potentiële nieuwe therapeutische doelen ontmaskeren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline
• Co-promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Meester Josephina
• Mandaathouder: Valdivia Callejon Irene

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Thoracaal aorta-aneurysma (TAA) is een abnormale verwijding van de thoracale aorta die leidt tot scheur of dissectie van de aorta met plotse dood tot gevolg. Tot op heden zijn defecten in >35 genen in verband gebracht met TAA, die ongeveer 30% van de patiënten een genetische verklaring biedt. Deze genen en hun functionele karakterisering waren essentieel in het verwerven van onze huidige pathomechanische aortopathie kennis. Toch is het onderliggend mechanistisch beeld van TAA verre van volledig, wat de identificatie van voorspellende aneurysmamarkers en de ontwikkeling van therapieën die aneurysmavorming volledig kunnen stoppen, bemoeilijkt. In onze zoektocht naar nieuwe TAA genen, heeft onze onderzoeksgroep recent recessieve truncerende IPO8 mutaties geïdentificeerd als een oorzaak van syndromale TAA. Dit project bouwt voort op deze interessant bevinding, opmerkelijke Ipo8-/- muisachtergrondverschillen en de beschikbaarheid van IPO8 mutante iPSCs en isogene controles. Meer specifiek beogen we een significante verbetering van ons huidig pathomechanisch inzicht in TAA veroorzaakt door IPO8 deficiëntie op basis van: 1) transcriptomics om de betrokken biologische pathways te ontrafelen; en 2) identificatie van eiwitten en miRNAs met een abnormale cytosol/nucleus distributie bij IPO8 depletie. Op lange termijn zullen de verwachte resultaten van dit project nieuwe doelwitten identificeren voor geneesmiddelentherapieën, waardoor de behandeling van TAA-patiënten zal verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Meester Josephina
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Buccioli Lucia

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De term chondrodysplasieën verwijst naar een grote en heterogene groep van skeletale aandoeningen die veroorzaakt worden door defecten in het hyaline kraakbeen. Samen hebben deze aandoeningen een prevalentie van 1/4000 geboortes. De ernst van het ziektebeeld kan variëren van milde gewrichtsklachten tot ernstige dwerggroei of zelfs perinatale letaliteit. De met dwerggroei gepaard gaande complicaties (bv. ademhalingsproblemen, verdrukking van het ruggenmerg, hydrocefalie) hebben de grootste impact op de levenskwaliteit van postnataal overlevende patiënten. Voor veel van deze chondrodysplasieën zijn er nog geen therapieën op de markt. Gedurende de voorbije jaren werden ER stress en overmatige apoptose als belangrijke onderliggende chondrodysplasiemechanismes gerapporteerd. Dit project bouwt verder op die bevindingen en heeft de volgende doelstellingen: 1) optimalisatie van de protocols om iPSC-chondrocyten te creëren, bestuderen en op high-throughput wijze voor drug screening te gebruiken, met specifieke focus op COL2A1 en BGN-gerelateerde dysplasieën; 2) het bepalen van de rol van ER stress in de etiologie van BGN-gerelateerde chondrodysplasie (een ernstige vorm van dwerggroei waarvan het pathomechanisme onbekend is); 3) ontwikkeling en gebruik van een nieuwe iPSC-chondrocyt-gebaseerde high-throughput high content screening assay om drugkandidaten te identificeren die eiwitopvouwing in ER stress-gerelateerde chondrodysplasieën promoten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline
• Co-promotor: Meester Josephina
• Mandaathouder: De Kinderen Pauline

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een progressieve verwijding van de aorta (aorta-aneurysma) die het belangrijkste bloedvat van ons lichaam in de borstkas (thorax) aantast, kan leiden tot een catastrofale scheur van de aortawand (dissectie of ruptuur). Jammer genoeg blijft zo'n aneurysma van de thoracale aorta meestal asymptomatisch tot deze catastrofale gebeurtenis zich voordoet. Aortadissecties en -rupturen zijn belangrijke oorzaken van plotse hartdood in de westerse wereld. Momenteel worden aorta-aneurysma's vaak incidenteel ontdekt bij beeldvormend onderzoek om andere medische redenen. Hoewel de follow-up van de diameter van de aorta door beeldvorming niet perfect is, wordt deze beschouwd als de beste voorspeller van het risico op een aortadissectie. Momenteel zijn er geen merkers in het bloed (biomarkers genoemd) die het bestaan van een thoracaal aorta-aneurysma of het optreden van een thoracale aortadissectie kunnen voorspellen. De identificatie van een dergelijke biomarker zou van groot nut zijn bij de snellere, eenvoudiger diagnose en de follow-up van aneurysma's en dissecties van de thoracale aorta. Tijdens ons onderzoek van de expressieprofielen van genen in de aneurysmatische aortawand van drie verschillende symptomatische muismodellen voor het Marfan en Loeys-Dietz syndroom, observeerden we hoge expressie van een nieuw gen in de drie modellen. Dit gen codeert voor een groeifactor die nog niet eerder geassoceerd is met de pathogenese van aneurysma van de thoracale aorta. Hoewel deze groeifactor ook al in verband is gebracht met een abnormaal metabolisme en kankers, komt hij het meest tot expressie in de aortawand. In deze studie willen we nagaan of serumspiegels van deze groeifactor in de Marfan en Loeys-Dietz syndroom muismodellen overeenkomen met de ernst en progressie van hun thoracaal aorta-aneurysma. We zullen tevens bewijs verzamelen in serumstalen van patiënten met thoracale aorta aneurysma en dissectie dat deze groeifactor ook bij de mens als een biomerker voor thoracale aorta aneurysma en dissectie kan fungeren. Indien succesvol, kan dit laatste model gebruikt worden in toekomstige projecten om medicaties te testen in aneurysma-muismoddellen met deze groeifactor als uitkomstparameter. Samenvattend, indien ons project slaagt, zal het een stevige basis leggen voor toekomstig onderzoek dat verder zal onderzoeken of we door deze groeifactor in serum te bepalen asymptomatische thoracale aneurysma's kunnen opsporen, ziekteprogressie kunnen opvolgen en aortadissecties kunnen voorspellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De Vevo LAZR-X is een beeldvormingsplatform voor preklinische toepassingen dat in staat is in vivo anatomische, functionele en moleculaire gegevens te verwerven. Het combineert ultrahoogfrequent ultrageluid met fotoakoestische beeldvorming (een nieuwe biomedische beeldvormingsmodaliteit gebaseerd op het gebruik van lasergegenereerd ultrageluid) voor beelden met hoge resolutie, evenals software voor analyse en kwantificering. Deze apparatuur zal worden gebruikt in de context van de studie van hart- en vaatziekten, genetica van het hart, hartkleppen en dissectie van de aorta, nierziekten en de gevolgen ervan voor hart en bloedvaten, en voor kankeronderzoek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meyer Guido
• Co-promotor: De Keulenaer Gilles
• Co-promotor: Heidbuchel Hein
• Co-promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Smits Evelien
• Co-promotor: Van Craenenbroeck Emeline
• Co-promotor: Verhulst Anja
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Fysiofarmacologie (FYSFAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In deze aanvraag vragen we financiering voor drie benchtop CERO 3D Cell Culture Bioreactor-eenheden voor het kweken van 3D-celculturen, waaronder sferoïden en organoïden, die steeds vaker worden gebruikt in biomedisch onderzoek. Momenteel worden 3D-organoïden en sferoïden gekweekt in traditionele celcultuurplaten onder statische of schuddende (m.b.v. orbitale shaker) condities in een standaard CO2-celcultuurincubator, wat suboptimaal is voor langdurige en grootschalige kweek van sferoïden en organoïden. Een bioreactorsysteem zou de cultuur van organoïden en sferoïden op de campus zowel kwalitatief (betere viabiliteit, maturatie en homogeniteit) als kwantitatief naar een hoger niveau tillen. Elke CERO 3D-celcultuurbioreactoreenheid maakt de simultane kweek van vier organoïde culturen van 50 ml mogelijk, inclusief opvolging en controle van temperatuur, pH en koolstofdioxidegehalte. In totaal zal de beoogde bioreactorinfrastructuur dus twaalf gelijktijdige organoïde culturen onder sterk gecontroleerde omstandigheden toelaten. De beoogde CERO 3D Bioreactor-eenheden zullen aangewend worden in meerdere onderzoeksdomeinen aan de Universiteit Antwerpen, en meer specifiek voor opgeschaalde kweek van stamcel-afgeleide hersen sferoïden en organoïden, tumoroïden afkomstig van primair tumormateriaal van patiënten, stamcel-afgeleide hartspiercellen, stamcel-afgeleid kraakbeenweefsel en intestinale organoïden. Bovendien, op basis van onze eigen ervaring in grootschalige organoïde cultuur, is de installatie van bioreactoreenheden een dringende noodzaak geworden om vooruitgang te boeken in de richting van toekomstige valorisatie-activiteiten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Alaerts Maaike
• Co-promotor: Lardon Filip
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Progressieve dilatatie van de aorta leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's (TAAs). Deze aneurysma's resulteren frequent in een dissectie of ruptuur van de aorta, dewelke gepaard gaan met een mortaliteit van 50%. Bijgevolg vormen zij een belangrijke oorzaak van morbiditeit en mortaliteit in de Westerse wereld. Profylactische chirurgie bij TAA patiënten reduceert de mortaliteit tot ongeveer 5%, maar is geassocieerd met een relatief hoog risico op complicaties. Identificatie van nieuwe medicatie die de vorming van aneurysma's kan stoppen of zelfs omkeren, is essentieel, maar is momenteel nog niet voorhanden. Het verder ontrafelen van de onderliggende TAA mechanismen is noodzakelijk om meer efficiënte medicijnen te ontwikkelen. Als gevolg van de huidige –omics technologieën is het nu mogelijk om op een hypothese-vrije manier pan-TAA pathomechanismen te onderzoeken. Dit opent deuren naar het identificeren van nieuwe ziekteprocessen en bijgevolg het ontwikkelen van nieuwe medicatie. Met dit project willen we als eerste de uitdaging aangaan om convergente ziekteprocessen voor TAA op een hypothese-vrije manier te identificeren, gebruikmakend van muismodellen en humane iPSC-afgeleide celmodellen. De voorziene resultaten zullen de huidige pathomechanistische kennis over TAA significant verbeteren en zullen de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën bevorderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Thoracale aorta aneurysma's (TAAs) zijn abnormale verwijdingen van de hoofdslagader (aorta) en worden veroorzaakt door zwakte van de bloedvatwand. Deze verwijdingen maken de aorta meer vatbaar voor bloedvatscheuren, welke vaak tot plotse dood leiden. Deze dramatische gebeurtenis laat de familie achter met vragen en bezorgdheid. Tot op heden zijn genetische veranderingen in meer dan 30 genen bekend als oorzaak van TAA. Deze mutaties bieden een verklaring voor circa 30% van alle TAA-patiënten. De ontdekking en karakterisatie van deze genetische vormen heeft sterk bijgedragen aan de huidige kennis aangaande het ontstaan van TAAs. Toch zijn de inzichten betreffende de ontwikkeling van TAA nog onvolledig, zijn er weinig voorspellende merkers voor het optreden van een aortascheur en zijn er geen behandelingen die verdere aortaverwijding kunnen tegenhouden. Bij de zoektocht naar nieuwe genetische oorzaken hebben wij recent een nieuwe recessieve ernstige vorm van syndromale TAAs ontdekt, veroorzaakt door mutaties in het IPO8 gen. Voortbouwend op deze ontdekking, wil het voorgestelde project de bestaande inzichten in het ontstaan en de behandeling van TAA verbeteren door (1) het aortafenotype van een Ipo8 knock out muismodel te bepalen alsook dit muismodel functioneel te karakteriseren, (2) de pathomechanistische muisbevindingen in de humane context te confirmeren in patiënt en controle iPSC-VSMCs en (3) medicaties die IPO8-gerelateerde aortopathie kunnen voorkomen te identificeren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline
• Co-promotor: Luyckx Ilse

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Loeys-Dietz syndroom (LDS) is een genetische aandoening die gekenmerkt wordt door thoracale aorta aneurysma (TAA) of abnormale verwijding van de aorta. Dit kan leiden tot een aorta ruptuur of dissectie, welke een levensbedreigende complicatie vormt. LDS wordt veroorzaakt door genetische defecten in zes verschillende genen van de TGF? signalisatieweg (TGFBR1/2, SMAD2/3, TGFB2/3). Ondanks de vooruitgang die geboekt is in het ontrafelen van de genetische basis van LDS, begrijpen we nog steeds niet welke mechanismen verantwoordelijk zijn voor het variabele cardiovasculaire fenotype. Mijn project focust op patiënten van families met een pathogene SMAD3 variant die enerzijds geen aneurysma fenotype op oudere leeftijd en anderzijds wel op jonge leeftijd vertonen. Mijn hypothese is dat genetische modifiers van de primaire SMAD3 mutatie bijdragen tot het variabele fenotype in deze families. In dit project zal ik een innovatieve strategie toepassen om die genetische modifiers te identificeren. Ik zal koppelingsanalyse, gebaseerd op genoomwijde single nucleotide polymorfismen in twee grote SMAD3 families, combineren met genoom sequenering voor geselecteerde individuen. Daarnaast zal ik een SMAD3 iPSC-VSMC (vasculaire gladde spiercellen afgeleid van geïnduceerde pluripotente stamcellen) model ontwikkelen en karakteriseren, waarna ik de geïdentificeerde modifiers zal valideren met CRISPR/Cas9. Deze resultaten zullen ons meer inzicht brengen in de mechanismen betrokken bij LDS en TAA.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Alaerts Maaike
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Velchev Joe Davis

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Cardiovasculaire aandoeningen zijn een belangrijke doodsoorzaak (31%). We onderscheiden hierbij hartfalen, coronaire arterie aandoeningen, hartafwijkingen, hypertensie, cerebrovasculaire anomalieën en perifere vasculaire aandoeningen. Dysfunctie van de endotheliale cellen die de binnenkant van de bloedvaten bekleden is een drijvende factor voor de progressie van cardiovasculaire problemen. Mutaties in genen die coderen voor verschillende componenten van de 'bone morphogenetic protein' (BMP) signalisatie cascade veroorzaken een waaier aan ernstige vasculaire ziektes zoals 'hereditary hemorrhagic telangiectasia', bicuspide aortaklep met thoracale aorta aneurysmata, en pulmonale arterie hypertensie. BMPs zijn gesecreteerde factoren die tot the grotere TGFbeta superfamilie behoren. Signalisatie via BMPs draagt bij aan morfologische, functionele en moleculaire verschillen tussen ECs in arteriën, venen, lymfatische vaten en in verschillende organen. Om nieuwe therapieën te ontwikkelen is het uitermate belangrijk om beter te verstaan hoe BMP signalisatie EC heterogeneiteit controleert en hoe dysfunctie van dit gecoordineerd proces tot ziekte kan leiden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Marfan syndroom (MFS) is een autosomaal dominante bindweefselziekte met pleiotrope manifestaties in de ogen, het skelet en cardiovasculaire systeem. Morbiditeit en mortaliteit worden meestal bepaald door aortawortel aneurysma dissecties of rupturen. Mutaties in het FBN1 gen, coderend voor fibrilline-1, zijn gekend als de genetische oorzaak, maar er is een slechte correlatie tussen de aard of locatie van de mutatie en het fenotype. Bovendien is er een brede intra- en interfamiliale fenotypische variabiliteit, van compleet asymptomatisch tot plotse dood op jonge leeftijd. De exacte onderliggende mechanismen zijn tot op heden ongekend. In dit project, heb ik gekozen voor een innovatieve strategie om de functionele effecten van een recurrente FBN1 mutatie te achterhalen en genetische modifiers van MFS-aortopathie te ontdekken, via volgende objectieven: (1) CRISPR-correctie van de recurrente FBN1 p.Ile2585Thr in patiënt-specifieke iPSC-VSMCs, en functionele vergelijking met mutatie-dragende en controle iPSC-VSMCs. (2) Whole-genome sequencing, en RNA-seq van patiënt iPSC-VSMCs van de extreme uiteinden van het fenotypische spectrum voor genetische modifier identificatie. (3) CRISPR-modificatie om hun modificerende capaciteit te evalueren. De functionele effecten van de FBN1 mutatie en de identificatie van genetische modifiers zal onze aortopathie-kennis verder uitbreiden, resulterend in innovatieve therapeutische strategieën en meer individueel gerichte behandelingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Van Den Heuvel Lotte

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De term bindweefselaandoeningen (CTDs) refereert naar een grote en diverse groep van ziektes die het eiwitrijke weefsel dat onze organen ondersteunt aantast. Patiënten vertonen doorgaans huid-, ruggengraat, oog-, hart-, bloedvat- en/of skeletafwijkingen. CTDs kunnen ontstaan door een erfelijke belasting of ten gevolge van omgevingsfactoren. Wat de erfelijke vormen betreft zijn er de afgelopen jaren erg veel nieuwe ziektegenen ontdekt. Diepgaande analyse van het functionele effect van deze genetische fouten is nu hoogstnoodzakelijk om de ziekteprocessen beter te begrijpen en nieuwe therapieën te kunnen ontwikkelen. Ik zal een onderzoeksgroep opstarten die op deze specifieke noden inspeelt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Heterozygote missense mutaties in het gen dat voor collageen type II codeert (i.e. COL2A1) verklaren respectievelijk 95% en 70% van de hypochondroplasie en spondyloepifysaire dysplasie congenita patiënten, alsook een kleinere fractie van patiënten met sterk gerelateerde fenotypes. Eerdere functionele karakterisatie van iPSC-afgeleide of getransdifferentieerde chondrocyten van dragers van COL2A1 missense mutaties toonde een verhoogde expressie van endoplasmatisch reticulum (ER) stress en apoptose merkers in combinatie met een lagere expressie van kraakbeen matrixeiwitten aan. Abnormale procollageen opvouwing wordt aangenomen niet enkel tot de ontwikkeling van COL2A1-gerelateerde skeletaandoeningen bij te dragen, maar een majeur proces in de pathogenese van verschillende skeletdysplasieën te zijn. Chaperone-georiënteerde therapie is bijgevolg een interessante farmacologische optie om verder te exploreren. Dit project heeft als doel effectieve nieuwe medicijnen voor (COL2A1-gerelateerde) skeletdysplasieën te identificeren door iPSC-chondrocyten van COL2A1 glycine substitutie dragers aan een 'drug library' van 2400 chaperone-agonisten en -antagonisten te onderwerpen. De efficiëntie waarmee deze compounds het cellulaire fenotype kunnen herstellen zal aan de hand van geïntegreerde high-content kwantificatie van zowel apoptose en ER stress merkers als collageen type II gebeuren. Performantie van de interessantste compounds zal in knock-in COL2A1 muizen nagegaan worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: De Kinderen Pauline

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

SARS-CoV-2 infectie leidt meestal tot milde klachten, maar sommigen ontwikkelen een ernstige longontsteking die verder kan evolueren tot orgaanfalen en zelfs sterfte. In dit project wensen we factoren te identificeren die het verloop van COVID-19 bepalen. Eigen data tonen aan dat bepaalde mucines tot overexpressie worden gebracht door SARS-CoV-2 en hierdoor de ACE2 expressie en de longbarrière verstoren. Dergelijke afwijkende mucine expressie is klinisch relevant aangezien overmatige mucine productie wordt gezien bij ernstig zieke COVID-19 patiënten die de ademhaling en het herstel bemoeilijkt. Hier zullen we eerst mucine isovormen met afwijkende expressie identificeren bij COVID-19 patiënten die het volledige spectrum van ernst van ziekte vertonen. Daarna zullen de huidige geneesmiddelen tegen COVID-19 gescreend worden op hun vermogen om de mucine overproductie te verminderen. Omdat mucine expressie ook een cruciale factor is in de homeostase van het microbioom en een verstoring hiervan de ernst van COVID-19 kan moduleren, zal in de tweede plaats ook het microbioom in kaart gebracht worden dat geassocieerd is met de ernst van ziekte. Het ontrafelen van de mucine isovorm-microbioom interacties die het verloop van COVID-19 bepalen, zal leiden tot de identificatie van die patiënten met risico op een ernstig ziekteverloop. Dit kan op zijn beurt de keuze van de correcte therapie en de juiste timing van die therapie verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Winter Benedicte
• Co-promotor: Malhotra Surbhi
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

SARS-CoV-2 infectie leidt meestal tot milde klachten, maar sommigen ontwikkelen een ernstige longontsteking die verder kan evolueren tot orgaanfalen en zelfs sterfte. In dit project wensen we de factoren te identificeren die de ernst van COVID-19 kunnen bepalen. Op basis van eigen data hebben we aangetoond dat de expressie van mucines door SARS-CoV-2 significant wordt verhoogd. Overmatige mucine productie wordt ook bij ernstig zieke COVID-19 patiënten waargenomen wat het herstel bemoeilijkt. Daarom zullen we eerst verschillende mucines karakteriseren voor hun rol in zowel de initiatie als progressie van COVID-19. Ten tweede kampen ernstig zieke patiënten ook met zuurstoftekort. Dit kan mogelijks verklaard worden door de extreme interstitiële vochtophoping die recent werd vastgesteld in de longen van overleden patiënten. Het slecht functioneren van aquaporines (AQPs) zou hier aan de basis kunnen liggen en zal verder onderzocht worden. Dit is van groot therapeutisch belang voor COVID-19, aangezien reeds is aangetoond dat specifieke AQP remmers longschade verminderen en de hypersecretie van mucines blokkeren. Ten slotte is mucine expressie ook een cruciale factor in de microbioom huishouding. Een verstoring ervan, alsook co-infecties met respiratoire pathogenen en de virale genomische diversiteit kunnen een rol spelen in het verloop van ziekte. Het identificeren van factoren die het verloop van COVID-19 bepalen, zal leiden tot identificatie van nieuwe targets voor behandeling.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Winter Benedicte
• Co-promotor: Jorens Philippe
• Co-promotor: Kumar-Singh Samir
• Co-promotor: Malhotra Surbhi
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Loeys-Dietz syndroom (LDS) is een genetische aandoening die gekenmerkt wordt door thoracale aorta aneurysma (TAA) of abnormale verwijding van de aorta. Dit kan leiden tot een aorta ruptuur of dissectie, welke een levensbedreigende complicatie vormt. LDS wordt veroorzaakt door genetische defecten in zes verschillende genen van de TGF? signalisatieweg (TGFBR1/2, SMAD2/3, TGFB2/3). Ondanks de vooruitgang die geboekt is in het ontrafelen van de genetische basis van LDS, begrijpen we nog steeds niet welke mechanismen verantwoordelijk zijn voor het variabele cardiovasculaire fenotype. Mijn project focust op patiënten van families met een pathogene SMAD3 variant die enerzijds geen aneurysma fenotype op oudere leeftijd en anderzijds wel op jonge leeftijd vertonen. Mijn hypothese is dat genetische modifiers van de primaire SMAD3 mutatie bijdragen tot het variabele fenotype in deze families. In dit project zal ik een innovatieve strategie toepassen om die genetische modifiers te identificeren. Ik zal koppelingsanalyse, gebaseerd op genoomwijde single nucleotide polymorfismen in twee grote SMAD3 families, combineren met genoom sequenering voor geselecteerde individuen. Daarnaast zal ik een SMAD3 iPSC-VSMC (vasculaire gladde spiercellen afgeleid van geïnduceerde pluripotente stamcellen) model ontwikkelen en karakteriseren, waarna ik de geïdentificeerde modifiers zal valideren met CRISPR/Cas9. Deze resultaten zullen ons meer inzicht brengen in de mechanismen betrokken bij LDS en TAA.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Velchev Joe Davis

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een thoracaal aorta-aneurysma (TAA) is een abnormale verwijding ven de thoracale aorta, wat veroorzaakt wordt door verzwakking van de aortawand. TAAs gaan gepaard met een significant risico op aorta-dissecties of -rupturen. Deze laatsten leiden frequent tot plotse dood en laten familieleden verward en bang achter. Mutaties in meer dan 30 genen zijn gelinkt aan TAA en verklaren ongeveer 30% van de patiënten. Hun identificatie en functionele karakterisatie zijn reeds erg belangrijk geweest in het ontcijferen van de pathogenese van TAA. De pathomechanistische TAA puzzel is echter nog niet volledig gelegd, wat identificatie en ontwikkeling van goede predictieve biomerkers of therapieën voor TAA belemmert. In onze Cardiogenetica onderzoeksgroep ontdekten we recent dat recessieve mutaties in IPO8 oorzaak kunnen zijn van een TAA syndroom dat sterke gelijkenissen vertoont met Marfan syndroom, Loeys-Dietz syndroom en Shprintzen-Golgberg syndroom. Tot op heden is er weinig gekend over de functie van IPO8, behalve dat het betrokken is bij cytosol-naar-nucleus transport van cargo eiwitten (inclusief SMAD eiwitten). Dit project bouwt verder op deze bevinding en heeft als doel de huidige moleculaire TAA kennis en de behandelingsstrategieën van TAA patiënten te verbeteren door (1) IPO8-gerelateerde processen te bestuderen in patiënt en controle-afgeleide cellen, en (2) nieuwe potentiële medicijnen voor IPO8-gerelateerde aortopathy te vinden aan de hand van een cel-gebaseerde metalloproteinase inhibitie assay.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline
• Co-promotor: Loeys Bart

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een thoracaal aorta-aneurysma (TAA) is een abnormale verwijding ven de thoracale aorta, wat veroorzaakt wordt door verzwakking van de aortawand. TAAs gaan gepaard met een significant risico op aorta-dissecties of -rupturen. Deze laatsten leiden frequent tot plotse dood en laten familieleden verward en bang achter. Mutaties in meer dan 30 genen zijn gelinkt aan TAA en verklaren ongeveer 30% van de patiënten. Hun identificatie en functionele karakterisatie zijn reeds erg belangrijk geweest in het ontcijferen van de pathogenese van TAA. De pathomechanistische TAA puzzel is echter nog niet volledig gelegd, wat identificatie en ontwikkeling van goede predictieve biomerkers of therapieën voor TAA belemmert. In onze Cardiogenetica onderzoeksgroep ontdekten we recent dat recessieve mutaties in IPO8 oorzaak kunnen zijn van syndromale TAA. Mijn doctoraatsproject bouwt verder op deze bevinding en heeft als doel de huidige moleculaire TAA kennis en de behandelingsstrategieën van TAA patiënten te verbeteren door (1) een Ipo8 knockout muislijn te karakteriseren, (2) IPO8-gerelateerde processen te bestuderen in patiënt en controle-afgeleide cellen, en (3) nieuwe potentiële medicijnen voor IPO8-gerelateerde aortopathy te vinden aan de hand van een cel-gebaseerde metalloproteinase inhibitie assay.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Van Gucht Ilse

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bicuspide aortaklep (BAV) wordt gekarakteriseerd door een aortaklep met slechts twee klepblaadjes in plaats van de normale drie. Het heeft een geschatte prevalentie van 1-2% en is daarmee de meest frequente congenitale hartafwijking. Hoewel de meeste BAV individuen asymptomatisch blijven doorheen het leven, ontwikkelt tot 30% van deze personen ernstige cardiovasculaire complicaties, waaronder thoracale aorta aneurysmata (TAA) en dissecties. Deze laatsten gaan met significante morbiditeit en mortaliteit gepaard. BAV/TAA vormt momenteel een aanzienlijk probleem voor onze gezondheidszorg omwille van de hoge BAV frequentie en het feit dat efficiënte farmacologische therapieën voor (BAV-gerelateerde) TAA niet voorhanden zijn. Recent identificeerden wij een aanrijking aan schadelijke SMAD6 varianten in BAV/TAA patiënten ten opzichte van de algemene populatie. SMAD6 komt sterk tot expressie in het cardiovasculair stelsel en codeert voor een inhiberend SMAD eiwit dat zowel BMP als TGF-β signalisatie negatief reguleert, dewelke beiden reeds eerder met ontwikkeling van de aortaklep en aneurysmavorming gerelateerd werden. Dit project bouwt verder op onze genetische SMAD6 data en heeft als doel de kennis omtrent de BAV/TAA pathomechanismes significant te verbeteren door de moleculaire factoren en processen die SMAD6 deficiëntie koppelen aan aortaklep- en aortawandafwijkingen te identificeren. Hiervoor zullen we gebruik maken van aortaklep- en aortawandweefsel van het Madh6-/- muismodel. De resultaten van dit project worden verwacht tot de identificatie van nieuwe therapeutische doeleiwitten te leiden en bijgevolg 'drug compound testing' in Madh6-/- muizen te mediëren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Thoracale aorta aneurysma's (TAAs) zijn het gevolg van progressieve dilatatie van de thoracale aorta. Ze leiden frequent tot aortadissecties en aortarupturen, dewelke met een mortaliteit van 50% gepaard gaan. TAAs vertegenwoordigen bijgevolg een prominente oorzaak van morbiditeit en plotse dood in de Westerse populatie. Gedurende de voorbije 25 jaar hebben extensieve studies meer dan 25 genen geïdentificeerd waarin mutaties tot familiale vormen van TAA leiden. Functionele karakterisatie van deze genen wees abnormale extracellulaire matrix homeostase, transformerende groeifactor-β signalisatie en vasculaire gladde spiercel contractiliteit aan als erg belangrijke ziekte-gerelateerde processen. Ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën vergt echter een nog betere en gedetailleerdere pathogenetische en pathomechanistische kennis. Omwille van de recente beschikbaarheid en snelle evolutie van de zogenaamde 'next-generation sequencing technologies', anticiperen we eerder eenvoudige identificatie van de overige genetische TAA-oorzaken in de komende jaren. Gegeven het feit dat TAA gekarakteriseerd wordt door significant verminderde penetrantie en variabele expressiviteit, vormen 'modifier' studies nu een belangrijk en uitdagend nieuw parcours in het genetisch TAA veld. In dit project gaan we op zoek naar de genetische 'modifiers' die de fenotypische variabiliteit kunnen verklaren die optreedt in geselecteerde families met autosomaal dominante syndromale TAA, meer bepaald met het Loeys-Dietz syndroom. Innovatieve technologieën zoals genoom-sequenering en creatie van geïnduceerde pluripotente stamcellen zullen hiervoor gebruikt worden. De verwachte resultaten zullen de huidige TAA-kennis significant uitbreiden, genetische 'counseling' substantieel verbeteren, en ongeëvenaarde mogelijkheden bieden wat de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën betreft.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Laer Lut
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Perik Melanie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Expansie van de thoracale aorta (aneurysma's; TAA) gaat gepaard met een significant risico op aorta dissecties/rupturen. Deze laatsten kunnen tot ernstige interne bloedingen leiden, vaak met de dood tot gevolg. Tot op heden werden reeds meer dan 20 TAA-genen geïdentificeerd. Desalniettemin is het genetische en mechanistische ziekteplaatje nog lang niet compleet, wat de ontwikkeling van beloftevolle diagnostische tools en therapieën bemoeilijkt. Dit project heeft als doel de pathomechanistische TAA puzzel verder op te lossen aan de hand van de identificatie en functionele karakterisatie van nieuwe protectieve en risico-verhogende TAA-genen. Sterke argumenten wijzen erop dat ten minste één nog te identificeren TAA-gen op het X-chromosoom ligt. Recent identificeerde onze onderzoeksgroep inderdaad een nieuw X-gebonden gen, biglycan (BGN). Interessant genoeg blijken enkele muisstammen over een intrinsieke beschermende factor voor BGN-gerelateerde TAA te beschikken. Wij zullen deze protectieve factor bepalen, en vervolgens nagaan of dit protectief effect ook naar de mens getransleerd kan worden. Het tweede genetische luik van dit project bouwt verder op de observatie dat vrouwen met het syndroom van Turner (TS), dewelke de korte arm van het X-chromosoom of het volledige X-chromosoom missen, opvallend frequent met TAA presenteren. De reeds gekende X-gebonden TAA-genen bevinden zich echter allen op de lange arm van het X-chromosoom. Bijgevolg ambiëren we een nieuw Xp-gebonden TAA gen te identificeren via X-chromosoom sequenering in TS vrouwen. Ten slotte zal aan de hand van patiëntstalen en transgene cel- en diermodellen het pathophysiologisch effect van de gevonden ziekte-gerelateerde varianten functioneel nagegaan worden, met als doel de reeds opgehelderde ziekte-pathways verder te karakteriseren, of er zelfs nieuwe te ontdekken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Van Laer Lut
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aorta fungeert als de verantwoordelijke ader voor bloeddistributie van het hart naar alle distale delen van het lichaam. Expansie van de thoracale aorta (aneurysma's; TAA) kan tot aorta dissecties of rupturen leiden, dewelke met ernstige interne bloedingen geassocieerd zijn en vaak in plotse dood resulteren. Aangezien verwanten van TAA patiënten eveneens een significant verhoogd risico op het ontwikkelen van de ziekte hebben, spelen genetische defecten een prominente rol in het ziekteproces. Verschillende argumenten suggereren dat ten minste één TAA-veroorzakend gen op het X-chromosoom gelokaliseerd is, zo is TAA bijvoorbeeld frequenter in mannen (~hebben per definitie maar één X-chromosoom) en in vrouwen met het Turner syndroom (TS, ~veroorzaakt door gedeeltelijke of volledige deletie van één X-chromosoom). Recent identificeerden we in onze groep TAA-veroorzakende genetische defecten in het biglycan (BGN) gen, een gen dat op de lange arm van het X-chromosoom gelokaliseerd is. Dit project bouwt gedeeltelijk verder op deze bevinding. Het doel is namelijk om (1) de rol van BGN promotor variatie in niet-syndromale TAA patiënten op te helderen, (2) de downstream consequenties van verlies aan BGN te bepalen en (3) een genetische modifier voor BGN-gerelateerde TAA in muis te identificeren. Aangezien voornamelijk TS patiënten zonder korte arm van het X-chromosoom (Xp) frequenter met TAA presenteren, is het erg waarschijnlijk dat er ook nog een Xp-gebonden TAA-gen bestaat. Bijgevolg omvat doel (4) van dit project identificatie van een Xp aortopathiegen gebruikmakend van X-chromosoom sequenering in TS meisjes.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Mandaathouder: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bicuspide aortaklep (BAV) is de meest voorkomende congenitale hartafwijking. Ondanks het intrinsiek asymptomatische karakter van de aandoening, gaat ze gepaard met thoracale aorta aneurysma's (TAA) en dissecties die met een hoge mortaliteit geassocieerd zijn. BAV en TAA worden opvallend frequent bij het syndroom van Turner (TS) waargenomen. Deze ziekte treft ongeveer 1 op 2500 levend geboren meisjes en wordt door een partiële of volledige deletie van 1 X-chromosoom veroorzaakt. Een mogelijke mechanistische verklaring voor de hoge BAV/TAA prevalentie in TS omvat het voorkomen van risico-verhogende mutaties in een aortopathie gen op het resterende X-chromosoom. Om zulke X-gebonden aortopathie-genen te identificeren, zullen we alle coderende regio's van het X-chromosoom in 22 TS patiënten met BAV en 10 tricuspide TS patiënten sequencen. Bijkomende genetische evidentie voor de geïdentificeerde kandidaatgenen zal verkregen worden door sequencing van hun coderende sequenties in additionele TS/BAV individuen, alsook in een kleine niet-syndromale mannelijke BAV/TAA cohorte. De verwachtte experimentele bevindingen zullen bijdragen aan moleculair diagnostische toepassingen, genetische counseling of klinische follow-up van BAV/TAA-families en, door het verkrijgen van nieuwe inzichten in de pathomechanismes, ontwikkeling van preventieve en gepersonaliseerde therapieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Lewy body aandoeningen (LBD) vertegenwoordigen een heterogene groep van neurodegeneratieve hersenziekten (NBD) die gekarakteriseerd worden door de aanwezigheid van intraneuronale α-synucleïne bevattende inclusielichaampjes, Lewy lichaampjes. De Lewy body variant van de ziekte van Alzheimer definieert het ene uiteinde van het spectrum, de ziekte van Parkinson (PD) het andere en Lewy body dementie en de ziekte van Parkinson met dementie bevinden zich tussen beide. Met een prevalentie van ~2 % in de populatie ouder dan 65 jaar is PD de tweede meest voorkomende NBD. Genetische koppelingsanalyses in zeldzame PD-families met een autosomaal dominant of recessief overervingspatroon hebben tot de identificatie van meer dan 5 genen geleid waarin mutaties tot PD leiden. Ontleding van hun corresponderende genproducten was de primaire informatiebron voor de huidige kennis van de PD pathogenese. De bijdrage van deze genen tot de genetische etiologie van PD in onze Belgische populatie is echter relatief beperkt. Met dit doctoraat wil ik bijdragen tot de identificatie van nieuwe PD-genen door middel van genoomwijde sequentiebepaling in Belgische PD-families. Vervolgens zal het het pathogeen effect van de geïdentificeerde gendefecten functioneel gekarakteriseerd worden. De verwachtte resultaten zullen bijdragen aan de opheldering van de onderliggende pathomechanismen van PD en verwante LBD en zullen belangrijk zijn voor de ontwikkeling van meer accurate diagnostische methoden en therapieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Broeckhoven Christine
• Co-promotor: Theuns Jessie
• Mandaathouder: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject