Onderzoeksgroep
Expertise
Mijn onderzoek richt zich momenteel op de rol van het Kv7.2 kanaal in Kv7-gerelateerde epileptische en ontwikkelingsencefalopathieën. Dit onderzoek omvat het kweken van humane pluripotente stamcellen (hPSC's) en de differentiatie ervan in astrocyten, excitatoire corticale neuronen of inhibitoire neuronen. Spontane, elektrische en medicijn-geïnduceerde neuronale activiteit wordt opgenomen met een high-density micro-electrode array (MEA). De resultaten van de MEA-experimenten worden geanalyseerd met statistische programma's in GraphPad Prism en R-script. Moleculair biologische technieken en RNAseq maken deel uit van mijn huidige project. Tijdens mijn PhD en eerste jaar als postdoctoraal onderzoeker richtte ik me op de identificatie van nieuwe Kv7-kanaalopeners voor de behandeling van Kv7-gerelateerde aandoeningen en epilepsie. Ik gebruikte secundaire cellijnen om Kv7-kanaal expressiemodellen te maken en ze te gebruiken in in vitro fluorometrische en colorimetrische drug screening assays; ik gebruikte de whole-cell patch-clamp techniek in heterologe expressiesystemen om het effect van geneesmiddelen op Kv7-kanalen te bestuderen. Bovendien heb ik primaire cellen geïsoleerd (endotheel- en astrocytische cellen en microvaten) uit muizen- en rattenhersenen. Mijn expertise als onderzoeker omvat ook het schrijven van wetenschappelijke artikelen (papers en subsidies), het presenteren aan een wetenschappelijk publiek, het communiceren van een lekenversie van mijn werk aan een niet-wetenschappelijk publiek en het begeleiden van studenten.
Onderzoek naar de pathofysiologische rol van astrocytaire KCNQ2-kanalen met behulp van humane iPSC-modellen.
Abstract
De Kv7-kanalen, gecodeerd door de KCNQ-genen, zijn kaliumkanalen die een cruciale rol spelen bij het reguleren van neuronale prikkelbaarheid en het stabiliseren van het membraanpotentiaal van neuronen. Binnen deze familie is het KCNQ2-kanaal, dat sterk tot expressie komt in neuronen, uitgebreid bestudeerd vanwege de associatie met epileptische aandoeningen. Mutaties die leiden tot verlaging of verhoging van activiteit (LoF of GoF) van KCNQ2-kanalen kunnen een spectrum aan aandoeningen veroorzaken, variërend van zelf-beperkte neonatale epilepsie tot ernstige ontwikkelings- en epileptische encefalopathie (KCNQ2-DEE). De pathofysiologische mechanismen van KCNQ2-DEE blijven grotendeels onbekend; naast epileptische aanvallen vertonen patiënten met KCNQ2-DEE ernstige neurologische ontwikkelingsstoornissen waarvoor momenteel geen adequate behandelingsopties bestaan. Recent bewijs heeft aangetoond dat KCNQ2 ook tot expressie komt in astrocyten, hoewel de functie ervan in deze gliale cellen nog slecht begrepen wordt. Astrocyten zijn cruciale regulatoren van de hersenhomeostase: zij bufferen kalium- en glutamaat, leveren metabole ondersteuning aan neuronen en dragen bij aan synaptische modulatie. Toenemend bewijs wijst erop dat disfunctie van astrocyten een sleutelrol speelt in de pathogenese van ontwikkelings- en epileptische stoornissen. Op basis van deze bevindingen stel ik de hypothese dat pathogene KCNQ2-mutaties essentiële astrocytaire functies verstoren, waardoor de neuronale micro-omgeving verandert en bijdraagt aan de neurologische ontwikkelingsstoornissen en epileptische kenmerken van KCNQ2-DEE. Om deze hypothese te toetsen, zal ik humane geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC)-afgeleide astrocyten genereren van KCNQ2-DEE-patiënten die pathogene LoF- en GoF-varianten dragen, met behulp van een geoptimaliseerd differentiatieprotocol dat onlangs in ons laboratorium werd ontwikkeld. Ik zal deze patiënt-afgeleide astrocyten uitgebreid karakteriseren door belangrijke fysiologische processen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan de astrocyt-neuron ondersteuning, waaronder calciumsignalisatie, neurotransmitteropname en metabole activiteit. Parallel hieraan zullen transcriptomische analyses worden uitgevoerd om moleculaire routes te identificeren die door KCNQ2-disfunctie worden verstoord, waarmee potentiële doelwitten voor therapeutische interventie kunnen worden blootgelegd. Dit BOF SRG-project zal voor het eerst de fysiologische en pathologische rollen van het KCNQ2-kaliumkanaal in humane astrocyten ophelderen. Door patiënt-afgeleide modellen en functionele analyses te integreren, zal het voorgestelde onderzoek een belangrijke kenniskloof opvullen in het begrip van de pathofysiologie van KCNQ2-DEE. De verwachte bevindingen zullen niet alleen onze fundamentele kennis van deze ernstige aandoening vergroten, maar ook nieuwe therapeutische benaderingen mogelijk maken die gericht zijn op het herstel van astrocytfunctie en het verbeteren van de klinische uitkomsten voor KCNQ2-DEE-patiënten.Onderzoeker(s)
- Promotor: Carotenuto Lidia
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject