Onderzoeksgroep

ADReM Data Lab (ADReM)

Een framework om de epitoop hiërarchie en het ingewikkelde repertoire van de menselijke T cel respons in kaart te brengen voor viscerale leishmaniasis. 01/11/2020 - 31/10/2022

Abstract

Viscerale leishmaniasis (VL) is een van de ernstigste parasitaire infectieziekten met 0.4 miljoen nieuwe gevallen per jaar. Er zijn momenteel geen vaccins tegen VL, maar er is wel bewijs voor verworven T cel-gemedieerde immuniteit en resistentie tegen herinfectie. Ontwikkeling van een succesvol vaccin tegen VL wordt nu geremd door het ontbreken van een goed diermodel, en het grote aantal Leishmania antigenen die nog niet gekarakteriseerd zijn, aangezien de huidige screening methoden erg low-throughput zijn. Hierdoor is er een groot gebrek aan inzicht in de epitoop reactiviteit, de epitoop dominantie hiërarchie en de antigenische variatie. Dit project wil deze status quo doorbreken door een patiëntgericht framework te implementeren, dat in silico epitoop voorspellingen integreert met in vitro immunopeptidomics, om zo de epitoop hiërarchie te bepalen. Daarnaast willen wij ook de menselijke Leishmania-specifieke T cel respons en repertoire karakteriseren tijdens het volledige verloop van de ziekte. Dit zal gedaan worden aan de hand van single-cell RNAseq, single-cell TCRseq en CITE-seq. Deze state-of-the-art technieken zijn in staat om met een ongekende resolutie een zeer diepe profilering van de immuun respons uit te voeren. Wij verwachten dat dit framework direct gebruikt kan worden voor de ontwikkeling van diagnostische tools, om de ontwikkeling van een vaccin tegen Leishmania te versnellen en om als proof-of-concept dienen voor andere vergelijkbare complexe pathogenen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Het ontrafelen van de post-transcriptionele regulatieketen in Leishmania door multi'omic integratie. 01/01/2020 - 31/12/2022

Abstract

Het genexpressiesysteem van Trypanosomatiden vertoont opmerkelijke verschillen met dat van andere Eukaryote organismen. Het systeem wordt niet gecontroleerd door transcriptiefactoren, maar genen worden constitutief afgeschreven in lange arrays van tientallen tot honderden functioneel ongerelateerde genen. In deze studie trachten we te begrijpen hoe trypanosomatiden er met dit polycistronisch genexpressiesysteem toch in slagen om de grote variatie in transcript en proteïne-niveaus te genereren en te reguleren, die typisch geobserveerd wordt tijdens hun levenscyclus. We gebruiken daarbij Leishmania donovani als een modelsysteem om de eerste diepe karakterisatie uit te voeren van transcript isovormen (gebruikmakend van long-read PacBio sequencing) en hun graad van translatie ('translatoom'), op verschillende punten in de levenscyclus van de parasiet. Door gebruik te maken van state-of-the art pattern mining en machine learning methoden zullen we de sequentie en structurele patronen trachten te identificeren in het mRNA, die een rol spelen in het moduleren van transcript stabiliteit en/of translatie-efficiëntie. Het eindoel van het project is te komen tot een integratief, systeembiologisch model van proteïneproductie en de post-transcriptionele regulatie hiervan in Leishmania, gevalideerd met reeds eerder verzamelde multi-'omics data.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Een studie van de plasmodium vivax reticulocyt invasie-pathways en ligand kandidaten, met speciale aandacht voor de veelbelovende PvTRAg en PvRBP multigen families. 01/01/2019 - 31/12/2022

Abstract

Plasmodium vivax is een van de 5 soorten die verantwoordelijk is voor malaria in de mens, en de voornaamste oorzaak van malaria buiten Afrika. Een essentiële stap tijdens de infectie door P. vivax is de invasie van reticulocyten (jonge rode bloedcellen) door de parasiet. Deze invasie wordt mogelijk gemaakt door verschillende interacties tussen gastheer receptoren (op de reticulocyt membraan) en parasietliganden. Hoewel deze interacties zeer goed bestudeerd zijn in Plasmodium falciparum, is er maar weinig geweten (en zijn ze niet vergelijkbaar) in P. vivax, omdat een cultuursysteem voor lange termijn culturen in P. vivax ontbreekt. Nochtans is de identificatie van parasietliganden en het karakteriseren van pathways die de parasiet gebruikt om de reticulocyt te invaderen essentieel voor de ontwikkeling van geneesmiddelen en vaccins, wat daarom de vraag is die aan de basis ligt van dit project. Om P. vivax te kunnen elimineren is een beter begrip van de invasieliganden nodig. Onze hypothese stelt dat verschillende pathways gebruikt worden door P. vivax om reticulocyten te invaderen, en dat de PvTRAg en PvRBP multigenische families belangrijke invasieliganden bevatten. Dit zal daarom de eerste studie worden die nieuw gekarakteriseerde P. vivax invasiefenotypes met transcriptoom en (epi-) genomische data zal integreren in isolaten uit het veld. Dit project zal een grote vooruitgang betekenen voor de kennis over de rol en regulatie van de PvTrag en PvRBP families tijdens P. vivax invasie en de mogelijkheid geven om nieuwe liganden te ontdekken. Kandidaatliganden zullen worden gevalideerd met ex vivo invasieassays, en zullen ons finaal helpen om de meest geschikte geneesmiddel en vaccinkandidaten te identificeren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Een multi-omic benadering om gendosering in Leishmania te karakteriseren. 01/10/2018 - 30/09/2021

Abstract

Leishmania is een protozoaire parasite met een opmerkelijke toleratie voor aneuploïdie. Dit staat in scherp contrast met andere organismen, waar aneuploidy meestal zeer nadelige effecten heeft. Het gevolg van aneuploïdie is dat alle genen van een geaffecteerd chromosoom een abnormale 'gene dosage' (aantal kopieën van een gen) hebben, vergeleken met de (normale) euploïde situatie. In een vorige studie toonden we reeds aan dat de meerderheid van transcripten en proteinen deze gene dosage veranderingen volgen. Voor een beperkt aantal transcripten en proteinen is dit echter niet het geval en deze 'compensatie' treedt op door een nog onbekend mechanisme. Dit project onderzoekt (i) of gene dosage compensatie optreedt door veranderingen in transcript stabiliteit, translatie-efficientie, en/of proteïne stabiliteit en door welke bio-moleculaire eigenschappen dit gemedieerd wordt. (ii) of gene dosage compensatie regulatie gemoduleerd wordt tussen verschillende levensstadia van de parasiet. Hiervoor zullen we eerst de relatieve bijdrage van elke regulatielaag bepalen tot de totale compensatie en met deze informatie een conceptueel model opstellen van dosage compensatie in Trypanosomatiden. Dit is de eerste integratieve multi-omic studie die dosage compensatie onderzoekt in Leishmania, maar ook in Trypanosomatiden in het algemeen. Deze studie zal leiden tot nieuwe inzichten in hoe compensatie gereguleerd wordt in aneuploïde cellen, en zal onderzoeken of er een levens-cylus specifieke component aanwezig is die deze mechanismen moduleert. Omdat deze fundamentele mechanismen nog onvolledig gekend zijn in alle Eukaryoten kan deze studie mogelijk ook leiden tot het ontrafelen van (mogelijk nog onbekende) regulatiemechanismen in Eukaryoten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

De rol van alternative trans-splicing in mRNA abundantieregulatie van Leishmania. 01/04/2019 - 30/03/2020

Abstract

Leishmania is een genus van protozoaire parasieten die de ziekte leishmaniasis veroorzaakt in mensen en in een aanzienlijk aantal gewervelde diersoorten. De parasiet heeft een opmerkelijk genexpressiesysteem waarbij genen geen individuele RNA polymerase II promotoren hebben en daardoor niet individueel reguleerbaar zijn met transcriptiefactoren. In plaats daarvan worden genen getranscripteerd in grote polycistronische eenheden van functioneel onverwante genen en co-transcriptioneel geprocessed tot individuele mRNAs per gen tijdens een process dat trans-splicing heet. Tijdens trans-splicing ontvangen mRNAs een 39 nucleotide lange sequentie aan hun 5'-uiteinde dat 'spliced leader' genoemd wordt. De locatie waar deze spliced-leader wordt toegevoegd is variabel, wat resulteert in verschillende mogelijke lengtes voor het mRNAs afkomstig van één gen (alternatieve trans-splicing). De hoeveelheid mRNA per gen blijkt volledig post-transcriptioneel gereguleerd te worden, maar het is momenteel niet duidelijk hoe dit gebeurt. Het doel van dit project is om de rol van alternatieve trans-splicing te bepalen in deze mRNA abundantie regulatie. Omdat alternatieve trans-splicing de lengte van het transcript bepaalt, stellen we de hypothese dat het de abundantie van transcripten kan bepalen door hun stabiliteit te beïnvloeden en/of hun (geïncludeerde) regulatorische motieven. We zullen hierbij voor de eerste keer gebruik maken van long read mRNA sequencing (PacBio) om de veranderingen in transcriptrepertoire tijdens verschillende levensstadia van Leishmania donovani te bepalen. Bovendien zullen we trachten de motieven en structurele patronen in het mRNA te identificeren die de locatie en gebruiksfrequentie van alternatieve trans-splicing en polyadenylatiesites reguleren. Dit zal onderzocht worden door gebruik te maken van state-of-the-art pattern finding- en classificatiemethoden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Studie naar de oorzaak van leishmaniasis recidief na behandeling met miltefosine via untargeted proteomics. 26/11/2015 - 31/12/2016

Abstract

De protozoaire parasiet Leishmania donovani is verantwoordelijk voor de ziekte viscerale leishmaniasis (VL) in het Indisch subcontinent. Elke jaar krijgen ongeveer 200 000-400 000 mensen te maken met VL, wat bijna altijd fataal afloopt indien de ziekte onbehandeld blijft. Sodium stibogluconate (SSG) werd gedurende decennia gebruikt voor de behandeling van leishmaniasis, maar omwille van wijdverspreide resistentie wordt dit geneesmiddel nu vervangen door miltefosine (MIL) en amfotericine B. Recente rapporten melden echter aan dat de efficiëntie van miltefosine na enkele jaren reeds aan het dalen is, waarbij 20% van de patiënten hervielen, 12 maanden na behandeling. Recidieven konden niet worden gerelateerd aan herinfectie, geneesmiddelkwaliteit of resistentie van parasieten. In een voorgaande studie werd wel aangetoond dat parasieten geïsoleerd uit hervallen patiënten een ander fenotype (verhoogde infectiviteit) hebben vergeleken met parasieten uit patiënten die de infectie klaarden. Het is echter onduidelijk wat de moleculair basis is van deze verschillen, of het causaal is of niet, en of er andere mechanismen een rol zouden kunnen spelen. Het doel van deze studie is daarom om de moleculaire oorzaken te vinden die aan de basis liggen van MIL relapse en toename aan infectiviteit. Untargeted 'omics studies zijn bijzonder geschikt om dit probleem aan te pakken, aangezien er weinig of geen voorkennis is van de mogelijke mechanismen die aan de basis liggen van de MIL relapse. Van alle functionele niveaus (genoom, transcriptoom, proteoom en metaboloom) is het proteoom het niveau dat genomische variatie vertaalt in metabolische en functionele veranderingen. Deze studie zal daarom de proteomische verschillen tussen MIL en MIL relapse Leishmania isolaten karakteriseren om uit te zoeken welke mechanismen aan de basis liggen van deze MIL relapse.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Een systeembiologische studie voor een diepgaand inzicht in de ontwikkeling en adaptatie van Leishmania donovani. 01/10/2015 - 30/09/2017

Abstract

Dit PhD-project zal een systeembiologische benadering aanwenden om de ontwikkeling en adaptatie van Leishmania te bestuderen. De integratie van -omics data van verschillende functionele niveaus (genoom, transcriptoom, proteoom en metaboloom) moet leiden tot een meer holistische visie op de cellulaire processen in deze parasiet.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

    Een systeembiologische studie voor een diepgaand inzicht in de ontwikkeling en adaptatie van Leishmania donovani. 01/10/2013 - 30/09/2015

    Abstract

    Dit PhD-project zal een systeembiologische benadering aanwenden om de ontwikkeling en adaptatie van Leishmania te bestuderen. De integratie van -omics data van verschillende functionele niveaus (genoom, transcriptoom, proteoom en metaboloom) moet leiden tot een meer holistische visie op de cellulaire processen in deze parasiet.

    Onderzoeker(s)

    Onderzoeksgroep(en)