Onderzoek Josephina Meester

Abstract

Een progressieve dilatatie van de thoracale aorta leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's (TAA's), die vaak asymptomatisch zijn, maar vatbaar zijn voor dissectie en ruptuur. Deze laatsten worden geassocieerd met een hoge mortaliteit. Hoewel in het verleden meer dan 40 TAA-genen werden geïdentificeerd, blijft de oorzaak voor de meeste patiënten (70% van de familiale en 85-90% van de sporadische) onduidelijk, ondanks uitgebreide Mendeliaanse whole exome sequencing-inspanningen voor zowel single nucleotide veranderingen als copy number variantie-detectie van de coderende exonen van deze TAA-genen. Bovendien verklaren alle recent geïdentificeerde genen elk slechts een klein deel (<1%) van de voorheen genetisch onopgehelderde TAA-patiënten. Daarom is het nodig om een nieuwe aanpak te verkennen die verder reikt dan deze traditionele benaderingen. Verschillende types van voorheen on(der)bestudeerde genetische varianten kunnen de ontbrekende erfelijkheid van TAA verklaren. In dit project zal ik bepalen (1) welk deel van de sporadische TAA patiënten genetisch verklaard kan worden door de aanwezigheid van somatische mutatie in aangetast aortaweefsel met behulp van diepe whole exome sequencing en (2) wat de rol is van (niet-coderende) structurele varianten in de ontwikkeling van TAA met behulp van short- en long-read whole genome sequencing.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Mandaathouder: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Pathogene varianten in biglycan veroorzaken twee uiteenlopende fenotypes: Meester-Loeys syndroom (MRLS) en X-gebonden spondyloepimetafysaire dysplasie (SEMDX). SEMDX wordt gekenmerkt door een onevenredig klein gestalte en veroorzaakt door missense varianten. MRLS, anderzijds, is een syndromale vorm van thoracaal aorta aneurysma dat wordt veroorzaakt door verlies-van-functie varianten. Intrigerend is dat MRLS-patiënten met gedeeltelijke biglycan-deleties een ernstiger skelet fenotype vertonen. Tot op heden blijven discriminerende pathomechanismen, die verklaren waarom bepaalde biglycan mutaties MRLS veroorzaken en andere SEMDX, onduidelijk. Dit doctoraatsproject heeft tot doel deze onderzoeksvraag beantwoorden met behulp van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) van beide patiëntengroepen en hun respectievelijke (isogene) controles. IPSC-gebaseerde ziektemodellering biedt een unieke mogelijkheid voor pathomechanistisch onderzoek op een patiënt-, variant- en celtype-specifieke manier. Na de creatie van ziekte-relevante patiënt-afgeleide iPSC-vasculaire gladde spiercellen en -chondrocyten, zal ik celtype-specifieke verschillen tussen MRLS en SEMDX identificeren met behulp van (1) functionele assays die zijn afgestemd op bestaande pathomechanistische inzichten, en (2) hypothese-vrije transcriptomische en proteomische benaderingen. Tenslotte zal ik het effect van gedeeltelijke biglycan deleties onderzoeken om een specifieke MRLS genotype-fenotype associatie vast te stellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Meester Josephina
• Co-promotor: Verstraeten Aline
• Mandaathouder: Hebert Anne

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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

De aorta is de voornaamste arterie die het lichaam voorziet van zuurstofrijk bloed. Een progressieve dilatatie leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's en dissecties (TAAD), dewelke meestal asymptomatisch zijn, maar wel een voorbeschikking tot aorta dissecties en rupturen geeft. Deze rupturen gaat gepaard met hoge mortaliteit. In 2017 identificeerde ik mutaties in BGN (Biglycan), een X-gebonden gen, als een nieuwe oorzaak voor een ernstige syndromale vorm van TAAD, dat een sterke klinisch overlap vertoond met het Marfan syndroom (MFS) en Loeys-Dietz syndroom. Deze ziekte wordt nu het Meester-Loeys syndroom (MRLS) genoemd. Op basis van de huidige kennis is het onduidelijk welke moleculaire mechanismen verklaren hoe verlies van functie mutaties in BGN leiden tot syndromale TAAD (MRLS). In dit project plan ik de pathomechanismen onderliggend aan MRLS te ontrafel door gebruik te maken van (single cell) transcriptoom analyse in een in vivo BALB/cA Bgn KO muismodel en deze bevindingen te valideren in een in vitro humaan iPSC-VSMC model. De verwachte resultaten zullen gunstig zijn voor genetische counseling en klinische opvolging van families. Daarnaast kan deze kennis leiden tot de ontwikkeling van meer gepersonaliseerde preventieve therapeutische strategieën. Op lange termijn zal onze onderzoeksgroep deze muis- en celmodellen kunnen gebruiken voor drugscreening voor syndromale TAAD.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meester Josephina
• Co-promotor: Loeys Bart

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 vooral 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 voorspellende waarde van de aard of plaats van de mutatie voor de ernst van 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, hebben we 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 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 doen uitbreiden en resulteren in innovatieve therapeutische strategieën en meer gepersonaliseerde behandeling

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een progressieve dilatatie van de aorta kan leiden tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's, die vaak asymptomatisch zijn, maar een voorbeschikking geven tot het ontwikkelen van een aorta dissectie en ruptuur. Deze rupturen gaan gepaard met een hoge mortaliteit. In 2017 heb ik loss-of-function (LOF) mutaties in BGN, een X-gebonden gen, geïdentificeerd als nieuwe oorzaak van een ernstige, syndromale vorm van thoracale aorta aneurysma's en dissecties (TAAD) en deze aandoening wordt nu het Meester-Loeys syndrome (MRLS) genoemd. Het algemene doel van dit project is de identificatie van het celtype dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van syndromale TAAD in patiënten met een BGN mutatie. Deze onderzoeksvraag wordt beantwoord door gebruik te maken van de innovatieve 'single cell RNA-sequencing' techniek in een BGN knock-out muismodel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aorta is de belangrijkste arterie en voorziet de rest van het lichaam van zuurstofrijk bloed. Een dilatatie van de thoracale aorta leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's (TAA). Deze verwijdingen zijn vatbaar voor bloedvatscheuren welke vaak tot plotse dood leiden. In 2016 hebben wij BGN (Biglycan) geïdentificeerd als nieuwe oorzaak van een ernstige vorm van TAA en deze aandoening wordt nu Meester-Loeys syndroom (MLS) genoemd. Parallel aan onze observaties werden andere mutaties in BGN beschreven als de oorzaak van X-gebonden spondylo-epi-metafysaire dysplasie (X-SEMD), dat gekenmerkt wordt door een klein gestalte. Op basis van de huidige kennis is het onduidelijk welke mechanismen verklaren waarom sommige mutaties in BGN leiden tot X-SEMD en anderen tot MLS en waarom alleen MLS patiënten met BGN deletie een mild skeletaal fenotype ontwikkelen. Dit project heeft als doel deze vragen te beantwoorden door middel van de volgende objectieven: (1) karakterisatie van het fenotype en het pathomechanisme van muismodellen voor TAA en X-SEMD, (2) de verificatie van de functionele verschillen tussen BGN mutaties die MLS versus X-SEMD veroorzaken in een humaan celmodel en (3) de identificatie van de rol van een alternatieve splice-vorm van het biglycan eiwit in de ontwikkeling van skeletale kenmerken in MLS.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Meester Josephina
• Co-promotor: Mortier Geert

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aorta is de belangrijkste arterie en voorziet de rest van het lichaam van zuurstofrijk bloed. Een dilatatie van de thoracale aorta leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's (TAA). Deze verwijdingen zijn vatbaar voor bloedvatscheuren welke vaak tot plotse dood leiden. In 2016 heb ik BGN (Biglycan) geïdentificeerd als nieuwe oorzaak van een ernstige vorm van TAA en deze aandoening wordt nu Meester-Loeys syndroom (MLS) genoemd. In parallel met mijn observaties werden andere mutaties in BGN beschreven als de oorzaak van X-gebonden spondylo-epi-metafysaire dysplasie (X-SEMD), die gekenmerkt wordt door een klein gestalte. Op basis van de huidige kennis is het onduidelijk welke mechanismen verklaren waarom sommige mutaties in BGN leiden tot X-SEMD en anderen tot MLS en waarom alleen MLS patiënten met BGN deletie een mild skeletaal fenotype ontwikkelen. Dit project heeft als doel deze vragen te beantwoorden door middel van de volgende objectieven: (1) karakterisatie van het fenotype en het pathomechanisme van muismodellen voor TAA en X-SEMD, (2) de verificatie van de functionele verschillen tussen BGN mutaties die MLS versus X-SEMD veroorzaken in een humaan celmodel en (3) de identificatie van de rol van een alternatieve splice-vorm van het biglycan eiwit in de ontwikkeling van skeletale kenmerken in MLS.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aorta is de belangrijkste arterie en voorziet de rest van het lichaam van zuurstofrijk bloed. Een dilatatie van de thoracale aorta leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's (TAA). Deze verwijdingen zijn vatbaar voor bloedvatscheuren welke vaak tot plotse dood leiden. In 2016 heb ik BGN (Biglycan) geïdentificeerd als nieuwe oorzaak van een ernstige vorm van TAA en deze aandoening wordt nu Meester-Loeys syndroom (MLS) genoemd. In parallel met mijn observaties werden andere mutaties in BGN beschreven als de oorzaak van X-gebonden spondylo-epi-metafysaire dysplasie (X-SEMD), die gekenmerkt wordt door een klein gestalte. Op basis van de huidige kennis is het onduidelijk welke mechanismen verklaren waarom sommige mutaties in BGN leiden tot X-SEMD en anderen tot MLS en waarom alleen MLS patiënten met BGN deletie een mild skeletaal fenotype ontwikkelen. Dit project heeft als doel deze vragen te beantwoorden door middel van de volgende objectieven: (1) karakterisatie van het fenotype en het pathomechanisme van muismodellen voor TAA en X-SEMD, (2) de verificatie van de functionele verschillen tussen BGN mutaties die MLS versus X-SEMD veroorzaken in een humaan celmodel en (3) de identificatie van de rol van een alternatieve splice-vorm van het biglycan eiwit in de ontwikkeling van skeletale kenmerken in MLS.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Mandaathouder: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een progressieve dilatatie van de aorta kan leiden tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's, die vaak asymptomatisch zijn, maar een voorbeschikking geven tot het ontwikkelen van een aorta dissectie en ruptuur. Deze rupturen gaan gepaard met een hoge mortaliteit. In 2016 heb ik loss-of-function (LOF) mutaties in BGN, een X-gebonden gen, geïdentificeerd als nieuwe oorzaak van een ernstige, syndromale vorm van thoracale aorta aneurysma's en dissecties (TAAD) en deze aandoening wordt nu het Meester-Loeys syndrome (MLS) genoemd. In parallel met mijn observaties in aneurysmale fenotypes, werden missense mutaties in BGN beschreven als nieuwe oorzaak van een X-gebonden vorm van spondylo-epi-metaphyseale dysplasie (X-SEMD). Het algemene doel van dit project is het ontrafelen van de onderliggende mechanismen van verschillende BGN mutaties in de ontwikkeling van twee zeer verschillende fenotypes: syndromale TAAD (MLS) en X-SEMD. We trachten de pathomechanismen verder te ontrafelen door een gedetailleerde fenotypische karaktersiatie en transcriptomics-experimenten in mannelijke BALB/cA knock-out (LOF) en knock-in (gain-of-function?) muismodellen, respectievelijk.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aorta is de belangrijkste arterie en voorziet de rest van het lichaam van zuurstofrijk bloed. Een dilatatie van de thoracale aorta leidt tot de ontwikkeling van thoracale aorta aneurysma's (TAA). Deze verwijdingen zijn vatbaar voor bloedvatscheuren welke vaak tot plotse dood leiden. In 2016 heb ik BGN (Biglycan) geïdentificeerd als nieuwe oorzaak van een ernstige vorm van TAA en deze aandoening wordt nu Meester-Loeys syndroom (MLS) genoemd. In parallel met mijn observaties werden andere mutaties in BGN beschreven als de oorzaak van X-gebonden spondylo-epi-metafysaire dysplasie (X-SEMD), die gekenmerkt wordt door een klein gestalte. Op basis van de huidige kennis is het onduidelijk welke mechanismen verklaren waarom sommige mutaties in BGN leiden tot X-SEMD en anderen tot MLS en waarom alleen MLS patiënten met BGN deletie een mild skeletaal fenotype ontwikkelen. Dit project heeft als doel deze vragen te beantwoorden door middel van de volgende objectieven: (1) karakterisatie van het fenotype en het pathomechanisme van muismodellen voor TAA en X-SEMD, (2) de verificatie van de functionele verschillen tussen BGN mutaties die MLS versus X-SEMD veroorzaken in een humaan celmodel en (3) de identificatie van de rol van een alternatieve splice-vorm van het biglycan eiwit in de ontwikkeling van skeletale kenmerken in MLS.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Mandaathouder: Meester Josephina

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject