Onderzoek Annemieke Smet

Abstract

Inflammatoire darmziekten (afgekort als IBD) zijn aandoeningen met een hoge morbiditeit en leveren een belangrijke bijdrage aan de gezondheidsproblemen wereldwijd. Momenteel zijn er geen beschikbare biomerkers die toelaten om de meest geschikte behandeling voor elke patiënt te kiezen, waardoor artsen gedwongen worden dit empirisch te doen. Een manier om meer gericht te behandelen is zich te concentreren op gepersonaliseerde behandelingen die mucosale genezing kunnen beoordelen als het belangrijkste therapeutische eindpunt. Volgens de recente richtlijnen wordt mucosale genezing momenteel gedefinieerd als een samengestelde term van endoscopische verbetering en histologische remissie. De evaluatie van mucosale genezing blijft echter een uitdaging en moleculaire biomerkers om mucosale genezing op te volgen en de juiste therapie te selecteren, ontbreken momenteel. Kandidaat nieuwe biomerkers voor een betere opvolging van IBD, zijn de mucines. Deze sterk geglycosyleerde eiwitten spelen een essentiële rol in de instandhouding van de mucosale barrière maar komen abnormaal tot expressie in het ontstoken weefsel van IBD-patiënten. Daarnaast hebben we ook aangetoond dat een abnormale MUC1, MUC3, MUC4 en MUC13 expressie geassocieerd is met de ziekteactiviteit. Verstoring in het expressiepatroon van deze mucines tasten tevens ook de darmbarrière aan door de cel polariteit en de verbindingseiwitten tussen epitheelcellen te verstoren. Bovendien zijn mucines zeer polymorf en de aanwezigheid van genetische veranderingen in de mucine genen kunnen, tijdens het afschrijven van DNA naar mRNA, resulteren in verschillende mucine mRNA isovormen. Hoewel de meeste mucine mRNA isovormen zullen vertaald worden in eiwitten met een gelijkaardige functie, kunnen andere mucine mRNA isovormen het potentieel hebben om de eiwitfunctie te wijzigen wat resulteert in het ontstaan van gestoorde functie en bijgevolg van ziekte. In het kader van de IOFSBO (ID: 42601) en IOF-POC DEVELOP (ID: 48068) projecten, hebben we reeds, met behulp van ons geoptimaliseerd en gericht next-generation sequencing (NGS) protocol, een mucine mRNA isovorm landschap van 400 isovormen in kaart gebracht dat 1) tot expressie komt in de darm van IBD en controle patiënten en 2) specifieke mucine mRNA isovorm panels omvat die associëren met IBD, inflammatie, IBD subtype (ulceratieve colitis, ziekte van Crohn) en locatie in de darm (ileum, colon). In dit project willen we ons biomerker platform op basis van deze specifieke mucine mRNA isovorm panels verder standaardiseren. Hiervoor zullen we eerst automatisering introduceren in onze NGS-workflow gericht op mucine mRNA isovormen om zo de variabiliteit te minimaliseren, pipetteerfouten te elimineren en de reproduceerbaarheid, consistentie en datakwaliteit te verbeteren. Vervolgens zullen we onze mucine mRNA isovorm panels valideren op externe klinische stalen van verschillende oorsprong, namelijk darmbiopten, bloed en stoelgang om de klinische bruikbaarheid van deze panels als (minimaal) invasieve biomerkers te bevestigen. Het uiteindelijke klinische doel is de uitkomst van de therapierespons bij IBD te kunnen voorspellen en dus gepersonaliseerde geneeskunde te kunnen aanbieden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: De Winter Benedicte

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Maagkanker is de vijfde meest voorkomende vorm van kanker en de vierde belangrijkste oorzaak van kanker gerelateerde sterfgevallen wereldwijd. Hoewel Helicobacter pylori de primaire oorzaak van maagkanker is, is de ziekte complex en zijn meerdere genetische, moleculaire, omgevings- en microbiologische factoren betrokken. Een van de kenmerkende kenmerken van maagadenocarcinomen is afwijkende mucine expressie die het kanker proces stimuleert door de cellulaire groei en overleving te beïnvloeden. Mucines zijn de belangrijkste bouwstenen van de slijmlaag die het onderliggende epitheel bedekt en zijn sterk geglycosyleerd. Ze komen tot expressie op de apicale oppervlakken van epitheelcellen, hetzij als gesecreteerde of transmembranaire mucines, en spelen een cruciale rol bij het in stand houden van de homeostase van de mucosale barrière door te communiceren tussen de microbiële flora en het mucosale immuunsysteem. Bovendien zijn deze afwijkend tot expressie gebrachte glycoproteïnen ook gekoppeld aan de initiatie, progressie en slechte prognose van maagkanker. Van bijzonder belang is et transmembranaire MUC13 mucine. Bij gezonde mensen komt MUC13 voornamelijk tot expressie in de darmen, met slechts een zeer laag expressieniveau in de maag. In de zieke maag wordt de expressie van MUC13 echter aanzienlijk verhoogd door IL-1β (een belangrijke mediator in Helicobacter-gerelateerde maagkanker) en meer specifiek bij adenocarcinoom en in de voorstadia van kanker. Bovendien bevat MUC13 serine- en tyrosine residuen voor potentiële fosforylering en een proteïne kinase C-consensusfosforyleringsmotief in zijn cytoplasmatische domein dat een cruciale rol zou kunnen spelen bij het ontstaan van tumoren via cel signalisatie die tumorcellen tegen de dood beschermen. Momenteel blijft de exacte rol van MUC13 in het maagkankerproces slecht begrepen. Vanaf een bepaald punt kan de ontwikkeling van maagadenocarcinoom echter H. pylori onafhankelijk zijn, aangezien de kolonisatie afneemt in latere stappen van de kankerontwikkeling, vooral bij patiënten die metaplasie en dysplasie ontwikkelen, en uiteindelijk verdwijnt bij adenocarcinoom. Momenteel wordt aangenomen dat het maag microbioom ook een bijdrage levert aan de progressie van kanker. Dit microbioom lijkt verrijkt te zijn met darm- of orale taxa die kunnen worden toegeschreven aan een stijging van de pH, veroorzaakt door H. pylori, en aan specifieke interacties van de microbiota met het maagslijmvlies. Meer specifiek kunnen de koolhydraatstructuren die op mucines aanwezig zijn, zoals MUC13, fungeren als bindingsplaatsen of metabolische substraten voor bacteriën en de overvloed aan MUC13 speelt dus een belangrijke bepalende factor bij de plaats-specifieke kolonisatie van bacteriën in het maagslijmvlies. Niettemin blijft het grotendeels onbekend welke specifieke bacteriesoorten kunnen fungeren als potentiële drijvers van MUC13-gemedieerde kankerontwikkeling. Daarom heeft deze studie tot doel 1) de bacteriële taxa, anders dan H. pylori, te identificeren die betrokken zijn bij MUC13-aangedreven kankerontwikkeling en 2) de MUC13-gemedieerde mechanismen te ontrafelen die de dood van tumorcellen blokkeren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: De Winter Benedicte
• Mandaathouder: Oosterlinck Baptiste

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het Laboratorium voor Experimentele Geneeskunde en Pediatrie – binnen de Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen en nauw gerelateerd aan het Universitair Ziekenhuis Antwerpen (UZA) - bestudeert inflammatie in een klinisch relevante context, gebaseerd op interdisciplinaire methodologieën en samenwerkingen. We voeren baanbrekend fundamenteel, klinisch en translationeel onderzoek uit van "bench to bedside" en vice versa, met behulp van innovatieve en hoogwaardige methodologieën, waaronder organoïden, proefdiermodellen, celculturen, verschillende next-generation omics benaderingen en klinische studies. We dagen je uit om een project te schrijven dat een toegevoegde waarde heeft voor een van de onderzoekslijnen die bij LEMP (www.uantwerpen.be/en/research-groups/lemp) worden bestudeerd, waaronder: Verlies van de integriteit van de mucosale barrière is een drijvende kracht in de pathofysiologie van mucosale inflammatoire/infectieuze ziekten (IBD, gastro-intestinale kankers, RSV, COVID-19). De rol van transmembranaire mucines die de barrièredisfunctie mediëren, is onvoldoende gekend. Bovendien kunnen genetische verschillen via alternatieve splicing aanleiding geven tot structureel diverse mucine mRNA isovormen die op hun beurt coderen voor vergelijkbare biologische functies of het veranderen van de eiwitfunctie, resulterend in ziekteprogressie. Momenteel is het mucine-mRNA isovorm landschap, betrokken bij mucosale barrièredisfunctie, dan ook een interessante piste om verder te onderzoeken. Vluchtige organische stoffen (VOS) zijn bijproducten van metabolisme en inflammatie. Deze kunnen worden uitgeademd en dienen als merkers voor ziekte. Daarom wordt breathomics toegepast in onderzoek naar klinisch relevante diagnostische, prognostische en predictieve biomerkers voor inflammatoire ziekten bij volwassenen en kinderen (thoracale kankers, COVID-19, astma, COPD, BPD bij pasgeborenen, gastro-intestinale ziekten) en om het effect van luchtvervuiling op de gezondheid te monitoren. Er is ook behoefte aan verdere identificatie en datamining van VOS, waarbij VOS worden gekoppeld aan pathophysiologie. Chronische inflammatie is een belangrijke factor in obesitas. Onderzoek naar nieuwe behandelstrategieën die drop-out en latere gewichtstoename minimaliseren is essentieel evenals verder onderzoek naar de pathofysiologische processen (zoals hypoxie) van de obesitas-geassocieerde comorbiditeiten zoals cardiovasculaire en metabole complicaties, en obstructief slaapapneu. Niertransplantatie is de beste behandeling voor patiënten met terminale nierziekte. Aangezien diagnose invasieve procedures vereist, is er behoefte aan gevoelige, niet-invasieve merkers voor de vroeg-detectie van acute rejectie, net als voor glomerulaire schade bij kinderen en volwassenen met verschillende comorbiditeiten (diabetes, obesitas of sikkelcelanemie). Viscerale pijn is een belangrijk kenmerk van de gastro-intestinale aandoeningen IBD en IBS. De behandeling van viscerale overgevoeligheid is een uitdaging en vereist verder onderzoek naar nieuwe therapeutische doelwitten. Het ontrafelen van de immunopathogenese van chronische hepatitis B infecties is essentieel in de zoektocht naar nieuwe behandelmethoden. Hoewel de ineffectieve T-celreacties algemeen bekend zijn, zijn B-cellen grotendeels onderbelicht gebleven, wat verder onderzoek naar de rol van de humorale immuunrespons op het niveau van HBV-specifieke antilichaamproductie en van de fenotypische/functionele niveau van B-cellen noodzaakt. Niet-alcoholische leververvetting (NAFLD) is de belangrijkste oorzaak van chronische leverziekte, maar farmacologische behandeling oogst weinig succes. Veranderingen in de hemodynamiek van de lever en in de parenchymale oxygenatie spelen een sleutelrol en vormen dus een potentieel therapeutisch doelwit. Bovendien verdient de rol van NAFLD op extrahepatische vasculaire veranderingen die bijdragen aan cardiovasculaire ziekten verder onderzoek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Winter Benedicte
• Co-promotor: Adomati Tom
• Co-promotor: Lamote Kevin
• Co-promotor: Ledeganck Kristien
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: Van Eyck Annelies

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verlies van integriteit van de mucosale darmbarrière is een belangrijke oorzaak van de pathofysiologie van inflammatoire darmziekten (IBD) en colorectale kanker (CRC), maar de rol van transmembranaire mucines, als epitheliale signaalreceptoren die de functie van de barrière moduleren, is niet goed begrepen. Bij een ontsteking zijn afwijkend tot expressie gebrachte transmembranaire mucines het eerste contactpunt tussen de mucosa en de darmmicrobiota die de defecte slijmlaag binnendringen en verstoring van de barrière mee induceren. Bovendien kan de aanwezigheid van genetische verschillen in mucine genen aanleiding geven tot een groot repertoir van diverse mucine mRNA isovormen via alternatieve splicing. Terwijl de meeste isovormen coderen voor eenzelfde biologische functie, hebben andere het potentieel de eiwitfunctie te veranderen wat het ontstaan van ziekte in de hand kan werken. Momenteel zijn de mucine mRNA isovormen die betrokken zijn bij mucosale barrière verstoring niet gekend. Recente resultaten toonden aan dat de transmembranaire mucines MUC1 en MUC13 betrokken zijn bij de verstoring van de mucosale barrière tijdens ontsteking in de darm. Met behulp van een nieuwe sequeneringstechnologieën, ontdekten we ook een groter aantal nieuwe en unieke MUC1 en MUC13 mRNA isovormen in ontstoken colonweefsel van IBD patiënten in vergelijking met gezond darmweefsel. Het doel van dit project is dan ook het verder ontrafelen van de transmembranaire mucine mRNA isovormen die de mucosale darmbarière verstoren bij IBD en darmkanker patiënten en hoe deze isovormen tot stand komen en gereguleerd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Mandaathouder: Smet Annemieke

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bij gastrointestinale en reproductieve homeostase is er een intieme interactie tussen mucines (MUCs) en het microbioom die de mucosale barrière integriteit in stand houden. Een verstoring hiervan kan echter zorgen voor het ontstaan van ziekte, zoals chronische darmaandoeningen (IBD) en aërobe vaginitis (AV). Het dunner worden van het mucosale epitheel en een verhoogde expressie van MUC1 en MUC13 bij inflammatie werden reeds gelinkt aan een verstoorde mucosale barrière. Door deze defecte slijmlaag kan de microbiota in nauw contact komen met deze mucines en hierdoor ontsteking en schade aan de mucosa mee in de hand werken. Welke bacteriën interageren met MUC1 en MUC13 bij inflammatie en dysbiose en daaropvolgend de mucosale barrière verstoren bij IBD en AV is tot op heden nog niet gekend. In dit project zullen we eerst de samenstelling en functie van het microbioom alsook de MUC1 en MUC13 mRNA isovormen gelinkt aan IBD en AV in kaart te brengen met behulp van high throughput sequencing technieken. Analyse van de bekomen sequeneringsdata zal toelaten om de microbioom-mucine isovorm interacties bij IBD en AV te ontrafelen. Ten slotte zullen we de mechanismen bestuderen waarmee deze abundante bacteriële soorten interageren met de inflammatie-gerelateerde MUC1 en MUC13 isovormen wat resulteert in verstoring van de mucosale barrière. Hiervoor zullen we gebruik maken van bacteriële mutant systemen en epitheliale organoïd modellen afgeleid van IBD en AV stalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: Ceuleers Hannah
• Co-promotor: Lebeer Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Naast inflammatie, is een verstoring van de darmbarrière een belangrijk mechanisme gerelateerd aan de pathogenese van inflammatoire darmziekten (IBD). De mechanismen die aan de basis liggen van deze gewijzigde barrièrefunctie bij IBD, in het bijzonder de rol van mucines (MUC), zijn grotendeels ongekend. Eigen data tonen een verhoogde expressie aan van MUC1 en MUC13 in ontstoken biopten van IBD patiënten. Van deze MUCs wordt gedacht dat ze de celpolariteitscomplexen en tight junctions verstoren, resulterend in een gewijzigde barrièrefunctie. Desondanks moet de exacte rol van MUC1 en MUC13 als reactie van het epitheel op een acute of chronische ontsteking nog worden opgehelderd. Daarom zullen we eerst de mechanismen ontrafelen die betrokken zijn bij verstoring van de darmbarrière door MUC1 en MUC13 m.b.v. 3D mini darmen (organoïden), Ussing Chambers en IBD muismodellen. In parallel zullen deze resultaten gevalideerd worden in biopsies van IBD patiënten om te beoordelen of MUCs nieuwe targets kunnen zijn voor therapie en/of biomerker assays in IBD, omdat een groot deel van de patiënten met de huidige therapieën geen respons of volledige remissie vertoont. Hiertoe zullen de mechanismen van MUC1 en MUC13 in het beïnvloeden van de integriteit van de darmbarrière nagegaan worden. Nadien zullen de expressie niveaus van MUC1, MUC13 en hun mediatoren onderzocht worden m.b.v. single-cell RNA sequencing en gecorreleerd worden met de mucosale permeabiliteit en klinische parameters.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: De Winter Benedicte
• Mandaathouder: Ceuleers Hannah

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit netwerkinitiatief is om onze collectieve interesse en complementaire expertise te benutten om het inzicht in de pathofysiologische mechanismen van aandoeningen te vergroten, waaronder Helicobacter-gerelateerde maagziekten, inflammatoire darmaandoeningen (IBD), coeliakie, intestinale ischemie, functionele maag-darmaandoeningen, niet- alcoholische leververvetting (NAFLD), cirrose en chronische nierziekte (CKD), waarvan we veronderstellen dat ze raakvlakken hebben in het maagdarmkanaal. Het onderzoek zal betrekking hebben op het ontrafelen van de exacte rol van darmbarrièrefunctie (het microbioom, de epitheelbarrière en het mucosale immuunsysteem) in de verschillende darm-orgaan-assen en bijbehorende pathologieën. In het bijzonder willen we in de komende 5 jaar diepgaand inzicht verwerven in: 1) de cellulaire en moleculaire mechanismen die werken in de darmwand (mucosale mediatoren, immuunsysteem, enterisch zenuwstelsel) en darmbarrièrefunctie reguleren; 2) hoe veranderingen in de darmbarrière de communicatie van de darm naar andere organen via neuronale, metabole, endocriene en immunologische paden beïnvloeden; 3) hoe (patho-) fysiologische mechanismen op het niveau van de organen (bijvoorbeeld psychobiologische processen in de hersenen) de barrièrefunctie van de darm verstoren door middel van orgaan-darm (d.w.z. efferente) signaalmechanismen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Inflammatoire darmziekten (afgekort als IBD) zijn aandoeningen met een hoge morbiditeit en leveren een belangrijke bijdrage aan de gezondheidsproblemen wereldwijd. Momenteel zijn er geen beschikbare biomerkers die toelaten om de meest geschikte behandeling voor elke patiënt te kiezen, waardoor artsen gedwongen worden dit empirisch te doen. Een manier om meer gericht te behandelen is zich te concentreren op gepersonaliseerde behandelingen op basis van moleculaire biomerkers die mucosale genezing kunnen beoordelen als het belangrijkste therapeutische eindpunt. Kandidaat nieuwe biomerkers voor een betere opvolging van IBD, zijn de mucines. Deze sterk geglycosyleerde eiwitten spelen een essentiële rol in de instandhouding van de mucosale barrière maar komen abnormaal tot expressie in het ontstoken weefsel van IBD patiënten. Daarnaast hebben we ook aangetoond dat abnormale MUC1, MUC3 en MUC13 expressie de darmbarrière kan aantasten door de cel polariteit en de verbindingseiwitten tussen epitheelcellen te verstoren. Bovendien zijn mucines zeer polymorf en de aanwezigheid van genetische veranderingen in de mucine genen kunnen, tijdens het afschrijven van DNA naar mRNA, resulteren in verschillende mucine mRNA isovormen. Hoewel de meeste mucine mRNA isovormen zullen vertaald worden in eiwitten met een gelijkaardige functie, kunnen andere mucine mRNA isovormen het potentieel hebben om de eiwitfunctie te wijzigen wat resulteert in het ontstaan van ziekte. We hebben onlangs een "proof of concept" studie uitgevoerd waarin we MUC1, MUC3A, MUC5AC, MUC12, MUC13 en MUC17 mRNA isovormen hebben geïdentificeerd die geassocieerd zijn met IBD. We wensen deze resultaten verder te valideren om de meest geschikte mucine mRNA isovormen te selecteren die de behandeling van IBD zullen verbeteren. Daarom zullen we in dit project een biomerker test ontwikkelen, op basis van een geselecteerd panel van meerdere mucine mRNA isovormen, die de uitkomst van de therapierespons bij IBD zal kunnen voorspellen. Hiervoor zullen we eerst onze "proof-of-concept" data verder valideren door gebruik te maken van next-generation sequencing technieken die complementair en aanvullend zijn aan de reeds gebruikte PacBio sequencing technologie en die toelaten om de mucine mRNA isovormen te selecteren voor verdere implementatie in een nieuwe multiplex RT-qPCR-gebaseerde biomerker test. Deze test zal vervolgens worden gebruikt om na te gaan welke van de beschikbare en nieuwe therapieën een impact zullen hebben op de afwijkende expressie van de mucine mRNA isovormen en dus ook op de integriteit van de mucosale barrière (als merker voor mucosale genezing). Om dit te onderzoeken zullen we gebruik maken van organoïden afkomstig van IBD patiënten als preklinisch model. Tenslotte zullen we onze biomerker test ook analyseren op vloeibare biopten (stoelgang en bloed) om de bruikbaarheid van de geselecteerde mucine mRNA isovormen als minimaal invasief voorspellende biomerkers te bevestigen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: De Winter Benedicte

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 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

Inflammatoire darmziekten (afgekort als IBD), dikkedarm- en maagkanker zijn aandoeningen met een hoge morbiditeit en leveren een belangrijke bijdrage aan de gezondheidsproblemen wereldwijd. De incidentie van IBD stijgt nog steeds met variatie in het verloop van ziekte. Ondanks er heel wat biologische geneesmiddelen beschikbaar zijn, is er nog steeds een grote groep van patiënten die niet of onvoldoende op een therapie reageren. In een later stadium kan dat leiden tot een operatieve resectie en hebben ze ook een verhoogd risico op het ontwikkelen van darmkanker. Dikkedarm- en maagkanker zijn wereldwijd één van de meest voorkomende oorzaken van kanker-gerelateerde sterfte. Chemotherapie is de standaardzorg, maar de beperkte effectiviteit en de ontwikkeling van resistentie tegen chemotherapeutica bemoeilijken de behandeling van deze kankertypes. Daarnaast hebben immunotherapie nog niet het gehoopte succes geleverd. Er is dus nood aan de ontwikkeling van nieuwe strategieën. Een manier om de behandeling te verbeteren is zich te concentreren op gepersonaliseerde behandelingen op basis van moleculaire biomerkers die de respons voorspellen, de effectiviteit maximaliseren en bijwerkingen minimaliseren. Herstel van de mucosale darmwand bij therapie is de gouden standaard om de effectiviteit van de behandeling bij IBD na te gaan, maar gevalideerde biomerkers die mucosale heling kunnen monitoren ontbreken momenteel. Bij dikkedarm- en maagkanker werden reeds verschillende biomerkers met prognostisch en predictief potentieel geïdentificeerd. Maar door de genetische variatie binnen beide kankertypes zijn dergelijke merkers niet aanwezig bij de meeste kankerpatiënten, wat resulteert in een beperkte effectiviteit voor klinische toepassing. Kandidaat nieuwe biomerkers voor een betere opvolging van IBD, dikkedarm- en maagkanker, zijn de MUC1 en MUC13 mucines. Deze mucines komen abnormaal tot expressie in het ontstoken weefsel van IBD patiënten en bij een groot aantal maag- en dikkedarmkankerpatiënten. Mucines zijn zeer polymorf en de aanwezigheid van genetische veranderingen in de MUC1 en MUC13 genen kunnen, tijdens het afschrijven van DNA naar mRNA, resulteren in verschillende MUC1 en MUC13 mRNA isovormen. Hoewel de meeste mRNA isovormen zullen vertaald worden in eiwitten met gelijkaardige functie, kunnen andere mRNA isovormen het potentieel hebben om de eiwitfunctie te wijzigen wat resulteert in het ontstaan van ziekte. We hebben onlangs een "proof of concept" studie uitgevoerd waarin we de MUC1 en MUC13 mRNA isovormen hebben aangetoond die geassocieerd zijn met ontsteking in IBD. We willen voortbouwen op deze resultaten en onze zoektocht uitbreiden om de MUC1 en MUC13 mRNA isovormen te identificeren die de opvolging en behandeling van IBD, dikkedarm- en maagkanker verbeteren. Daarom zullen we in dit project een nieuwe biomerker test ontwikkelen en valideren, gebaseerd op MUC1 en MUC13 mRNA isovormen met prognostische en pedictieve waarde, om de uitkomst van de ziekte en de therapierespons te voorspellen. Hiervoor zullen we de MUC1 en MUC13 mRNA isovormen verder ontrafelen die aberrant tot expressie worden gebracht bij patiënten met IBD, dikkedarm- en maagkanker en hun expressieniveaus correleren met klinische parameters om hun prognostisch en predictief potentieel aan te tonen. Daarna zullen we een multiplex RT-qPCR genereren op basis van de geselecteerde isovormen en onze test op weefsel- en vloeibare biopten valideren om de bruikbaarheid van deze isovormen als niet-invasieve prognostische en predictieve biomerkers te evalueren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: De Winter Benedicte

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

RSV is wereldwijd de belangrijkste oorzaak van ernstige luchtweginfecties. De meeste kinderen zullen er voor hun tweede levensjaar mee besmet worden. Bij volwassenen en oudere kinderen zijn de symptomen vaak mild, maar jongere kinderen kunnen een ernstiger ziektebeeld ontwikkelen. Het is niet duidelijk waarom sommige kinderen een ernstige ziekte ontwikkelen, in tegenstelling tot anderen, en de behandeelopties zijn momenteel beperkt. We willen daarom de gastheer- en virusgerelateerde factoren onderzoeken die de ziekte-ernst beïnvloeden. Daarom zullen we allereerst RSV isoleren uit kinderen met luchtweginfecties en verschillen tussen de isolaten objectiveren. Vervolgens zullen we het effect onderzoeken van deze isolaten op de immuunrespons geïnduceerd door humane luchtwegepitheelcellen, aangezien zij het primaire doelwit zijn en betrokken zijn bij de pathogene reactie op RSV-infectie. Tot slot willen we nagaan of hetzelfde klinische isolaat een andere immunologische respons induceert in luchtwegepitheelcellen van verschillende patiënten. We zullen dus niet alleen fundamentele inzichten verwerven in de oorzaken van RSV-geïnduceerde ziekte, maar we zullen ook in het labo geïdentificeerde virus- en gastheergerelateerde risicofactoren correleren met klinische symptomen die bij patiënten worden waargenomen. Met dit project willen we patiënten die vatbaar zijn voor ernstige ziekten in een vroeg stadium identificeren, om zo de therapeutische opties en het ziekteverloop te verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verhulst Stijn
• Co-promotor: Delputte Peter
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Mandaathouder: Stobbelaar Kim

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chronische ontsteking veroorzaakt door Helicobacter pylori speelt een belangrijke rol in het ontstaan van maagkanker aangezien deze humane pathogeen progressieve veranderingen kan induceren in de maagmucosa, zoals wijzigingen in het expressie- en distributiepatroon van mucines. Abnomale overexpressie van membraangebonden mucines (MUCs) wordt reeds gelinkt aan het ontstaan en ziekteverloop van maagkanker. Eén ervan is MUC13. Dit mucine, dat in normale omstandigheden in de darm tot expressie komt en maar heel weinig in de maag, is aanzienlijk verhoogd in expressie door IL-1β in de ontstoken maag en meer bepaald in het adenocarcinoma stadium en de pre-stadia van maagkanker. Daarenboven bevat MUC13, in zijn cytoplasmatisch domein, serine/tyrosine residuen en een proteïne kinase C consensus motief die gefosforyleerd kunnen worden waardoor MUC13 kankercellen kan beschermen tegen celdood via intracellulaire signalisatie. De rol van MUC13 in maagkanker is echter niet gekend. Daarom zal, in het eerste deel van dit project (werkpakket 1 (WP1)), de betrokkenheid van IL-1β-geïnduceerde MUC13 expressie in verschillende vormen van celdood bij maagkanker onderzocht worden alsook het intracellulair mechanisme van MUC13 dat inhibitie van celdood bij kankercellen initieert. Hiervoor zal er gebruik gemaakt worden van in vitro en in vivo modellen en een translationele set-up. Ter aanvulling zullen we ook nagaan of inhibitie van celdood gemedieerd door MUC13 reeds optreedt in de prekanker stadia (atrofie en intestinale metaplasie). Echter vanaf een bepaald stadium in het ontwikkelingsproces van maagkanker verloopt de progressie onafhankelijk van H. pylori omdat de kolonisatie densiteit van deze pathogeen afneemt in latere prekanker stadie (zoals metaplasie) en gaat zelfs verloren in adenocarcinoma. Recente studies hebben aangetoond dat dysbiose van het microbioom ook een belangrijke rol speelt in de progressie naar maagkanker. Het microbioom dat teruggevonden wordt in maagtumor weefsel bestaat voornamelijk uit orale en intestinale bacteriële taxa. Deze wijzigingen kunnen toegeschreven worden aan een stijging in pH, veroorzaakt door H. pylori, en specifieke interacties tussen microbiële species en de maagmucosa. Meer specifiek, de koolhydraatstructuren die aanwezig zijn op mucines kunnen fungeren als substraat of bindingsplaats voor bacteriën en de dominantie van MUC13 aanwezig in tumoren en de prekanker stadia speelt hierin dus een belangrijke rol. Welke bacteriële species er een tropisme hebben voor MUC13 en een rol spelen in het ontstaan van MUC13-gemedieerde maagkanker is tot op heden niet gekend. Dit zal onderzocht worden in het tweede deel van dit project (WP2). Hiervoor zal er eerst gebruik gemaakt worden van 16sRNA sequenering voor de identificatie van kandidaat bacteriële species die dan verder onderzocht zullen worden in een kiemvrij muismodel voor hun rol in carcinogenese.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Mandaathouder: Oosterlinck Baptiste

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Prikkelbare darm syndroom (IBS) is een ziekte zonder duidelijke oorzaak die wordt geassocieerd met buikpijn en veranderde stoelgang. Een verstoorde darm-permeabiliteit en een verhoogde gevoeligheid van inwendige organen zijn oorzakelijke ziektefactoren. Een belangrijke pathologische rol ligt in de 'darm-herseninteractie' waarbij signalen van de darm naar de hersenen worden overgebracht en omgekeerd. Deze interactie is essentieel voor een gezonde darmfunctie en omvat signaalmoleculen zoals histamine, proteasen, gal en vetzuren. Ook de microbiële inhoud (het 'microbioom') van de darm speelt een belangrijke rol in de darm-herseninteractie. In dit opzicht zijn we vooral geïnteresseerd in de darmbarrièrefunctie. De slijmvliezen in de darm zorgen voor een actieve barrière die de doorgang van voedingsstoffen mogelijk maakt en de doorgang van "niet-voedingsstoffen" en toxines belet. Het is goed gedocumenteerd dat bepaalde chronische ziekten worden geassocieerd met een verstoorde darmbarrière, ook wel 'leaky gut' genoemd. Mogelijk is een 'leaky gut' ook betrokken bij IBS en dat is wat we in dit project zullen onderzoeken. We zullen de rol van verschillende mediatoren zoals vasoactief intestinaal polypeptide (VIP), intestinaal alkalisch posphatase, serineproteaseremmers en mucoprotectanten bestuderen in een preklinisch rattenmodel en het belang van deze mediatoren vertalen voor de menselijke situatie waarbij we de activiteit van deze mediatoren zullen bepalen in humane colon biopten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Winter Benedicte
• Co-promotor: De Schepper Heiko
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Mandaathouder: Hanning Nikita

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project heeft als doel de huidige sequentie infrastructuur, beschikbaar aan de Universiteit Antwerpen (UA), naar een volgend niveau te tillen door middel van de aankoop van een derde generatie sequentie (3GS) platform. Het toppunt van deze derde generatie sequencers, de PacBio Sequel, maakt gebruik van het natuurlijk replicatieproces om individuele DNA moleculen uit te lezen tijdens het replicatieproces. 3GS opent op die manier nieuwe deuren voor sequentie-gebaseerd onderzoek voor dit consortium dat bestaat uit 14 UA onderzoeksgroepen uit verschillende vakgebieden zoals geneeskunde, biologie en bioinformatica. Bijkomend hebben een aantal derde partijen toegezegd deze technologie te willen gebruiken voor hun lopende en toekomstige onderzoeksprojecten. Binnen dit consortium zal 3GS gebruikt worden om prokaryote en eukaryote genomen te sequeneren, inclusief moeilijk te sequeneren deelgebieden, nieuwe genen en mutaties te identificeren in diverse zeldzame Mendeliaanse stoornissen, epigenetische modificaties te identificeren om aldus een beter begrip te krijgen van biologische processen zoals genexpressie en gastheer-pathogeen interacties, het microbioom van de mens, muis en omgeving in kaart te brengen en dit in relatie met bepaalde ziektebeelden en verschillende stresfactoren uit de omgeving, nieuwe preventiestrategieën te ontwikkelen voor infectiegeassocieerde ziekten met het oog op betere doelwitten voor medicijnen. De analyse van de grote hoeveelheden genoom en transcriptoom data van de verschillende onderzoeksgroepen zal gecoördineerd worden door de UZA/UA bioinformatica groep Biomina

Onderzoeker(s)

• Promotor: Malhotra Surbhi
• Co-promotor: Kumar-Singh Samir
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Mortier Geert
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: Vanden Berghe Wim
• Co-promotor: Van Rie Annelies

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Medische Microbiologie (LMM)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gastro-intestinale aandoeningen, zoals inflammatoire darmziekten (IBD) en Helicobacter-gerelateerde maagpathologieën (met in het bijzonder maagkanker), zorgen nog steeds voor heel wat de gezondheidsproblemen wereldwijd. Er wordt aangenomen dat verhoogde gastro-intestinale mucosale permeabiliteit een belangrijke rol speelt in het onstaan van deze aandoeningen. Overexpressie van membraangebonden mucines kan de integriteit van deze mucosale barrière verstoren. Eén ervan is het MUC13 mucine. Dit mucine, dat in normale omstandigheden in de darm tot expressie komt en maar heel weinig in de maag, is aanzienlijk verhoogd in expressie in de ontstoken maag en meer bepaald in het adenocarinoma stadium en de pre-stadia van maagkanker. Afwijkende expressie van MUC13 wordt ook gezien bij IBD patiënten. Deze bevindingen tonen het belang aan van het pro-inflammatoire karakter van MUC13 en bijkomend onderzoek is noodzakelijk. Als eerste doelstelling (werkpakket 1 (WP1)) wensen we het belang van MUC13 signalisatie te onderzoeken tijdens inflammatie. In het bijzonder zal de rol van MUC13 in epitheliale celdood onderzocht worden en zullen de signaalmoleculen die de expressie van dit mucine reguleren in kaart gebracht worden. Hiervoor zal er gebruik gemaakt worden van maagkanker en colitis modellen. Abnormale expressie van transmembranaire mucines kan leiden tot verhoogde gastro-intestinale barrière permeabiliteit door de cel polariteit en cel-cel interacties te verstoren wat kan resulteren in een verlies van tight junctions. Tight junction formatie is afhankelijk van het PAR3-PAR6-aPKC (PAR) complex. Verstoring van het PAR complex kan geïnduceerd worden door receptor tyrosine kinases die op hun beurt geactiveerd kunnen worden door transmembranaire mucines. Daarnaast is het neuropeptide VIP, dat ook een belangrijke rol speelt in de regulatie van tight junction en mucine expressie, verstoort tijdens inflammatie. Als tweede doelstelling van dit project (WP2) willen we dus onderzoeken in welke mate MUC13 overexpressie een impact heeft op de integriteit van de gastro-intestinale barrière. Meer bepaald zal er nagegaan worden of MUC13 een rol speelt in receptor tyrosine kinase activatie en in de verstoring van het PAR complex en VIP signalisatie. Hiervoor zal er gebruik gemaakt worden van immunoprecipitatie, microscopische en transfectie technieken en in vivo modellen. Tenslotte (WP3) zal de expressie van MUC13 en de "key" moleculen betrokken in MUC13-geïnduceerde barrière verstoring gevalideerd worden in een translationele set-up adhv van biopten afkomstig van patiënten met maagaandoeningen en IBD. Dit kan resulteren in nieuwe strategieën om deze ziekten te behandelen alsook in de identificatie van nieuwe diagnostische merkers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Mandaathouder: Breugelmans Tom

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gastro-intestinale aandoeningen, zoals inflammatoire darmziekten (IBD) en Helicobacter-gerelateerde maagpathologieën (met in het bijzonder maagkanker), zorgen nog steeds voor heel wat de gezondheidsproblemen wereldwijd. Er wordt aangenomen dat verhoogde gastro-intestinale mucosale permeabiliteit een belangrijke rol speelt in het onstaan van deze aandoeningen. Overexpressie van membraangebonden mucines kan de integriteit van deze mucosale barrière verstoren. Eén ervan is het MUC13 mucine. Dit mucine, dat in normale omstandigheden in de darm tot expressie komt en maar heel weinig in de maag, is aanzienlijk verhoogd in expressie in de ontstoken maag en meer bepaald in het adenocarinoma stadium en de pre-stadia van maagkanker. Afwijkende expressie van MUC13 wordt ook gezien bij IBD patiënten. Deze bevindingen tonen duidelijk het belang aan van het pro-inflammatoire karakter van MUC13 en bijkomend onderzoek is noodzakelijk. Als eerste doelstelling zullen we het belang van MUC13 signalisatie onderzoeken tijdens inflammatie. Abnormale expressie van transmembranaire mucines kan leiden tot verhoogde gastro-intestinale barrière permeabiliteit door de cel polariteit en cel-cel interacties te verstoren wat kan resulteren in een verlies van tight junctions. Tight junction formatie is afhankelijk van het PAR3-PAR6-aPKC (PAR) complex. Verstoring van het PAR complex kan geïnduceerd worden door receptor tyrosine kinases die op hun beurt geactiveerd kunnen worden door transmembranaire mucines. Daarnaast is het neuropeptide VIP, dat ook een belangrijke rol speelt in de regulatie van tight junction en mucine expressie, verstoort tijdens inflammatie. Als tweede doelstelling van dit project willen we dus onderzoeken in welke mate mucine overexpressie een impact heeft op de integriteit van de gastro-intestinale barrière. Meer bepaald zal er nagegaan worden of transmembranaire mucines, waaronder MUC13, een rol spelen in receptor tyrosine kinase activatie en in de verstoring van het PAR complex en VIP signalisatie. Tenslotte zullen de "key" moleculen betrokken in gastro-intestinale barrière verstoring gevalideerd worden in een translationele set-up door gebruikt te maken van biopten afkomstig van patiënten met maagaandoeningen en IBD. Dit kan resulteren in nieuwe strategieën om deze ziekten te behandelen alsook in de identificatie van nieuwe diagnostische merkers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smet Annemieke
• Mandaathouder: Smet Annemieke

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject