Onderzoeksgroep

Medische Genetica (MEDGEN)

Expertise

Mijn onderzoek heeft als doel de genetica en moleculaire pathologische mechanismen te ontrafelen die aan de basis liggen van erfelijke hartritmestoornissen en hartspierziekten, nieuwe therapeutische targets te identificeren en de resultaten te vertalen in een verbeterde zorg voor de patiënten. Voor de identificatie van nieuwe genen en genetische modifiers, maak ik gebruik van linkage analyse, whole-exome sequencing (WES) en whole-genome sequencing (WGS) in patiënten en hun families. Om de functionele effecten van de geïdentificeerde varianten te bestuderen, maak ik vervolgens geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) van patiënten en controle individuen aan, die ik verder differentieer tot cardiomyocyten (iPSC-CMs) als patiënt-specifieke 2D cellulaire ziektemodellen. Deze celmodellen worden onderzocht met fluorescentie microscopie - zowel coupes als live imaging, patch-clamping, qPCR of RNA-sequencing om expressieprofielen te bepalen en Western blot of proteomics om variatie in het proteoom te bestuderen. In de toekomst plan ik deze iPSC-CM modellen ook te gebruiken voor high-throughput drug screening en gepersonaliseerde geneeskunde.

De rol van titin (TTN) in anthracycline-geïnduceerde cardiotoxiciteit in borstkanker. 01/01/2021 - 31/12/2024

Abstract

Anthracyclines vormen de hoeksteen van de chemotherapeutische behandeling bij een breed scala van maligniteiten, waaronder borstkanker. Het aantal patiënten dat kanker overleeft neemt toe. Dit maakt dat er steeds meer belang gehecht wordt aan de neveneffecten van chemotherapie op lange termijn. Van deze verscheidene toxische effecten op lange termijn, is cardiovasculaire toxiciteit de meest frequente maar ook de meest gevreesde. De kankerpatiënten van vandaag zijn mogelijks de hartfalen patiënten van de toekomst. Er is een belangrijke interindividuele gevoeligheid voor de ontwikkeling van cardiotoxiciteit en op dit moment is het niet mogelijk te voorspellen welke patiënten cardiotoxiciteit zullen ontwikkelen. Onlangs is aangetoond dat genetische varianten van titine, een belangrijk eiwit in de cardiomyocyten, een rol spelen in gedilateerde cardiomyopathie en ook vaker voorkomen bij patiënten die getroffen worden door door chemotherapie-geïnduceerde cardiotoxiciteit. In dit onderzoeksproject onderzoeken we of mutaties in titine de gevoeligheid voor cardiotoxiciteit inderdaad verhogen, om alsdusdanig patiënten met een hoog risico te identificeren. Als dit kan worden bevestigd, zal de impact op zowel de individuele patiënt (morbiditeit, mortaliteit) als op de samenleving enorm zijn. De ontwikkeling van een hiPSC-CM-model met verschillende TTNtv stelt ons in staat om verschillende mogelijke therapeutische en preventieve maatregelen voor deze high risk populatie te testen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gebruik van innovatieve hiPSC-afgeleide cardiomyocyten en zebravis modellen om de pathogeniciteit te ontrafelen van genetische varianten met onbekende betekenis in Brugada syndroom patiënten 01/11/2020 - 31/10/2022

Abstract

Het Brugada syndroom (BrS) is een erfelijke hartritmestoornis die tot plotse hartdood kan leiden. BrS is verantwoordelijk voor 12% van de gevallen van plotse hartdood, vaak op jonge leeftijd (< 40 jaar oud). Screening met huidige diagnostische genen panels kan slechts in circa 30% procent van de BrS patiënten de ziekteveroorzakende genetische mutatie identificeren. Desondanks worden met deze testen vaak genetische varianten met onbekende betekenis (VUS) gevonden. Helaas is er een gebrek aan functionele studiemodellen die kunnen voorspellen of een VUS ziekteveroorzakend is. Daarom zal ik in mijn project twee "proof-of-concept" modellen ontwikkelen voor een gekende ziekteveroorzakende BrS mutatie in het CACNA1C gen: een hartspiercel model uit humane stamcellen en een vooruitstrevend transgeen zebravismodel met fluorescente indicatoren in het hart. Door deze functioneel te karakteriseren met innovatieve elektrofysiologische en beeldvormingstechnieken, kan ik op celniveau en in het volledig hart het effect van deze mutatie en zijn bijdrage tot de ziekte analyseren. Na deze validatie zal ik dezelfde strategie toepassen om het functionele effect van twee VUSsen, geïdentificeerd in twee BrS patiënten, te achterhalen. Deze vernieuwende studiemodellen en technieken zullen het mogelijk maken om accuraat te voorspellen of een VUS ziekteveroorzakend is, waardoor artsen meer specifieke risicoanalyse en preventie strategieën zullen kunnen toepassen voor hartritmestoornissen in de toekomst.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Optische mapping van in vivo mechanismen van het zebravishart: exploratie van de pathogenese en overerving van catecholaminerge polymorfe ventriculaire tachycardie. 01/10/2020 - 30/09/2022

Abstract

Plotse hartdood wordt bij jonge mensen voornamelijk veroorzaakt door overerfbare hartziekten. Mutaties in genen die zorgen voor een normale hartslag, liggen hier vaak aan de oorzaak. Er zijn reeds verschillende genen geïdentificeerd die plotse hartdood veroorzaken. Maar voor een groot deel van de patiënten, zijn de genetische test niet conclusief omdat er een genetische variant met ongekende betekenis wordt geïdentificeerd (zogenaamde VUS). In dit project, wil ik een nieuwe model ontwikkelen om het effect van deze mutaties op het hart in vivo te bestuderen. Hiervoor zal ik een nieuwe zebravislijn ontwikkelen waarbij de elektrische signalen en chemische calcium signalen in het hart worden omgezet naar fluorescente licht signalen. Zebravissen zijn de eerste dagen van hun leven doorzichtig waardoor dit diermodel zich er perfect toe leent om deze signalen te visualiseren in vivo. Ik zal het nieuwe ontwikkelde zebravismodel gebruiken om één specifieke cardiale aandoening beter te begrijpen, namelijk catecholaminergische polymorfische ventriculaire tachycardie (CPVT). Deze aandoening wordt gekenmerkt door abnormale calcium signalisatie in het hart waardoor mijn methode uiterst geschikt is om CPVT te bestuderen. Zowel in de literatuur als in onze eigen Cardiogenetica Kliniek, zijn reeds verschillende CPVT families geïdentificeerd met een onduidelijk overerfpatroon. Met mijn assay zal ik de mechanismen van CPVT in deze families kunnen blootleggen, de resultaten van de genetische testen kunnen verduidelijken en hierdoor dus bijdragen tot een verbeterde diagnostische screening voor CPVT.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Identificatie van nieuwe therapeutische aangrijpingspunten voor Brugada syndroom door de ontdekking en karakterisatie van genetisch modifiers. 01/01/2018 - 31/12/2021

Abstract

Brugada syndroom is een erfelijke elektrische stoornis van het hart, die wordt gekenmerkt door een onregelmatig hartritme. Dit kan levenslang onopgemerkt blijven, maar ook leiden tot plotse hartdood, typisch in patienten tussen 25 en 55 jaar oud. Meer dan 25 genen werden reeds geidentificeerd waarin een oorzakelijke mutatie kan gevonden worden in ongeveer 30% van de BrS patienten. De vraag blijft waarom in dezelfde familie personen met exact dezelfde genetisch variant volledig asymptomatisch blijven, terwijl anderen episodes van aritmie doormaken of zelfs plotse dood. Ik zal een antwoord op deze vraag zoeken in een groep families met een gekende mutatie in het SCN5A gen die BrS veroorzaakt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gebruik van innovatieve hiPSC-afgeleide cardiomyocyten en zebravis modellen om de pathogeniciteit te ontrafelen van genetische varianten met onbekende betekenis in Brugada syndroom patiënten. 01/11/2019 - 31/10/2020

Abstract

Het Brugada syndroom (BrS) is een erfelijke hartritmestoornis die tot plotse hartdood kan leiden. BrS is verantwoordelijk voor 12% van de gevallen van plotse hartdood, vaak op jonge leeftijd (< 40 jaar oud). Screening met de huidige diagnostische genen panels kan slechts in circa 30% procent van de BrS patiënten de ziekteveroorzakende genetische mutatie identificeren. Desondanks worden met deze testen vaak genetische varianten met onbekende betekenis (VUS) gevonden. Helaas is er een gebrek aan functionele studiemodellen die kunnen voorspellen of een VUS ziekteveroorzakend is. Daarom zal ik in mijn project twee "proof-of-concept" modellen ontwikkelen voor een gekende ziekteveroorzakende BrS mutatie in het CACNA1C gen: een hartspiercel model uit humane stamcellen en een vooruitstrevend transgeen zebravis model met fluorescente indicatoren in het hart. Door deze modellen functioneel te karakteriseren met innovatieve beeldvormingstechnieken, kan ik op het niveau van de cel en in het volledig hart het effect van deze mutatie analyseren en zo zijn bijdrage tot de ziekte evalueren. Na deze validatie, zal ik dezelfde strategie toepassen om het functionele effect van twee VUSsen, geïdentificeerd in twee BrS patiënten, te achterhalen. Deze vernieuwende studiemodellen en technieken zullen het mogelijk maken om accuraat te voorspellen of een VUS ziekteveroorzakend is, waardoor behandelaars meer specifieke risicoanalyse en preventie strategieën zullen kunnen toepassen in de toekomst.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Nieuwe uitdaging voor Brugada syndroom onderzoek: identificatie van genetische modificerende factoren. 01/04/2019 - 30/03/2020

Abstract

Brugada syndroom (BrS) is een autosomaal dominante elektrische aandoening van het hart, die gekarakteriseerd wordt door ventrikel aritmieën en een significant risico op plotse hartdood. Het veroorzaakt tot 20% van de gevallen van plotse hartdood in mensen jonger dan 45 jaar met een structureel normaal hart. Momenteel zijn meer dan 25 genen, inclusief het SCN5A gen, geassocieerd met BrS, maar mutaties in deze genen worden slechts in 30% van de patiënten gevonden. Een ander belangrijk onopgelost aspect van BrS is de opmerkelijke variabiliteit in expressie van de ziekte, van een volledig asymptomatisch verloop over milde aritmie tot plotse hartdood, dat zelfs binnen families met eenzelfde mutatie terug te vinden is. Genetische modificerende factoren moeten een belangrijke rol spelen in dit fenomeen en de identificatie van zulke modifiers is het doel van dit project. Ik zal hiervoor gebruik maken van een unieke verzameling BrS families met een Belgische founder mutatie in SCN5A die via onze cardiogenetica kliniek gerecruteerd werden en duidelijke variabele expressiviteit vertonen. Vier asymptomatische mutatiedragers en vier mutatiedragers met ernstig fenotype werden zorgvuldig geselecteerd voor volledige genoom en RNA sequenering. Dit laatste zal ik uitvoeren op RNA geïsoleerd uit cardiomyocyten gederiveerd uit geïnduceerde pluripotente stamcellen van deze mutatiedragers, een zeer innovatief celmodel. Combinatie van deze genoom en transcriptoom data in een zeer weldoordachte analyse, zal me zeker in staat stellen om de modificerende genen te identificeren die aan de basis liggen van de geobserveerde intra-familiale fenotypische variabiliteit. Dit resultaat zal leiden tot een significant verbeterd inzicht in de mechanismen die BrS veroorzaken, de ontwikkeling van nieuwe therapieën stimuleren en een accuratere risico stratificatie en gepersonaliseerde aanpak van BrS patiënten mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Optische mapping van in vivo mechanismen van het zebravishart: exploratie van de pathogenese en overerving van catecholaminerge polymorfe ventriculaire tachycardie. 01/10/2018 - 30/09/2020

Abstract

Plotse hartdood wordt bij jonge mensen voornamelijk veroorzaakt door overerfbare hartziekten. Mutaties in genen die zorgen voor een normale hartslag, liggen hier vaak aan de oorzaak. Er zijn reeds verschillende genen geïdentificeerd die plotse hartdood veroorzaken. Maar voor een groot deel van de patiënten, zijn de genetische test niet conclusief omdat er een genetische variant met ongekende betekenis wordt geïdentificeerd (zogenaamde VUS). In dit project, wil ik een nieuwe model ontwikkelen om het effect van deze mutaties op het hart in vivo te bestuderen. Hiervoor zal ik een nieuwe zebravislijn ontwikkelen waarbij de elektrische signalen en chemische calcium signalen in het hart worden omgezet naar fluorescente licht signalen. Zebravissen zijn de eerste dagen van hun leven doorzichtig waardoor dit diermodel zich er perfect toe leent om deze signalen te visualiseren in vivo. Ik zal het nieuwe ontwikkelde zebravismodel gebruiken om één specifieke cardiale aandoening beter te begrijpen, namelijk catecholaminergische polymorfische ventriculaire tachycardie (CPVT). Deze aandoening wordt gekenmerkt door abnormale calcium signalisatie in het hart waardoor mijn methode uiterst geschikt is om CPVT te bestuderen. Zowel in de literatuur als in onze eigen Cardiogenetica Kliniek, zijn reeds verschillende CPVT families geïdentificeerd met een onduidelijk overerfpatroon. Met mijn assay zal ik de mechanismen van CPVT in deze families kunnen blootleggen, de resultaten van de genetische testen kunnen verduidelijken en hierdoor dus bijdragen tot een verbeterde diagnostische screening voor CPVT.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Genomische en innovatieve modelering van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) om een beter inzicht te krijgen in de pathomechanismen van Brugada syndroom (BrS). 01/01/2017 - 31/12/2020

Abstract

Brugada syndroom is een erfelijke hartaandoening, welke zich presenteert met hartritmestoornissen. Vaak verloopt de aandoening asymptotisch en kan dus volledig onopgemerkt verlopen. Toch treed er soms toch plotse dood op, meest typisch bij patiënten tussen 25 en 55 jaar. De eerste graadsverwanten hebben ook een risico van 50% om aangetast te zijn. Alhoewel er al verschillende genen geïdentifceerd zijn die aan de basis liggen van Brugada syndroom, is bij 75% van de patiënten de oorzaak onbekend. Dit project gaat op zoek naar nieuwe genetische oorzaken van Brugada syndroom in 10 Brugada families. In deze families zullen we telkens 3 individuen genoomsequeneren en in de grootste families zullen we ook koppelingsonderzoek uitvoeren. Na genetische identificatie van nieuwe oorzaken van Brugada syndroom zullen we deze functioneel karakteriseren in geïnduceerde pluripotente stamcellen. Dit laat toe om de hartomgeving te "simuleren" en in vitro het effect van de mutaties te bestuderen. Dit zal leiden tot een beter moleculair inzicht in de onderliggende mechanismes van Brugada syndroom met als doel betere behandelingsstrategieën en beter risicopredictie te voorzien.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Identificatie van nieuwe genetische varianten die een causale rol spelen in Brugada syndroom 01/04/2016 - 31/03/2017

Abstract

Brugada syndroom (BrS) is een autosomal dominante hartaandoening gekenmerkt door hartritmestoornissen en een hoog risico op plotse dood. De prevalentie van BrS is 1 op 2000 in de algemene bevolking. Omdat het stellen van een klinische diagnose soms moeilijk is, heeft genetisch testen een belangrijke toegevoegde waarde, maar in 70% van de gevallen is de genetische oorzaak ongekend. Het doel van dit project is dan ook nieuwe genetische varianten te identificeren die betrokken zijn bij BrS. Van twee goed gekarakteriseerde families waarin geen mutatie werd gevonden in alle tot hiertoe bekende aritmie genen, zullen we 11 BrS patiënten en 15 gezonde familieleden aan de hand van een SNP-array genotyperen, en deze data gebruiken voor een koppelingsanalyse. Van vijf patiënten zal ook het volledige genoom gesequeneerd worden om alle mogelijke coderende, niet-coderende en structurele varianten te kunnen bestuderen, met een focus op de gedeelde varianten in de gekoppelde genomische kandidaatregio's. Deze weloverwogen opzet, in combinatie met de beste bioinformatica analysemethoden, zal ons in staat stellen om nieuwe causale genetische varianten voor BrS te vinden binnen de looptijd van dit project. De nieuwe BrS genen zullen meteen in ons bestaande diagnostische aritmie gen panel geïncorporeerd worden, waardoor directe toepassing in de kliniek wordt verzekerd met betere risico inschatting, genetische counseling en preventie van plotse dood tot gevolg. Analyse van de functie van het nieuwe gen op niveau van pathways en de cel, zal de pathogenetische mechanismen aan de basis van BrS en waarschijnlijk ook andere hartritmestoornissen helpen ophelderen en uiteindelijk leiden tot de ontwikkeling van betere therapieën.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Identificatie van susceptibiliteitsgenen voor affectieve stoornissen en schizofrenie. 01/10/2006 - 30/09/2008

Abstract

Dit doctoraatsproject beoogt de identificatie van susceptibiliteitsgenen die betrokken zijn in de etiologie van de psychiatrische aandoeningen schizofrenie (SZ) en bipolaire stoornis (BP). Beide zijn ernstige psychiatrische ziekten met een prevalentie van ongeveer 1% wereldwijd. Bipolaire stoornis is een stemmingsstoornis die wordt gekenmerkt door het cyclisch optreden van manische en depressieve periodes, schizofrenie kenmerkt zich door het optreden van psychoses (perioden waarin het contact met de realiteit is verstoord), affectieve en cognitieve symptomen. Het zijn complexe aandoeningen, waarbij het optreden van de ziekte een resultante is van de interactie tussen verschillende genetische factoren en omgevingselementen. Ondanks de hoge prevalentie, morbiditeit en socio-economische kosten zijn de pathofysiologie en etiologie van BP en SZ nog ongekend. In dit project zullen we gebruik maken van een positionele kloneringsstrategie. Aan de hand van een genomische zoektocht zullen chromosomale gebieden afgebakend worden die gekoppeld zijn met de ziekten en positionele kandidaatgenen worden geëvalueerd voor hun bijdrage in de etiologie van de aandoeningen d.m.v. associatiestudies. Ook reeds gekende functionele kandidaatgenen zullen geanalyseerd worden aan de hand van populatie-gebaseerde associatiestudies. Voor de genomische zoektocht beschikken we over een unieke familie-gebaseerde patiëntenpopulatie uit de Skellefteå regio van de provincie Västerbotten (Noord-Zweden). Deze Skellefteå populatie is een geografisch geïsoleerde populatie, gesticht in 1320 en gekarakteriseerd door lage immigratie en emigratie en een hoge expansiesnelheid. Voor de associatiestudies hebben we patiënten-controle populaties bestaande uit 276 SZ patiënten en 500 gezonde onverwante individuen en 276 BP patiënten en 500 gezonde onverwante individuen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

    Identificatie van susceptibiliteitsgenen voor affectieve stoornissen. 01/10/2004 - 30/09/2006

    Abstract

    Dit doctoraatsproject beoogt de identificatie van susceptibiliteitsgenen die betrokken zijn in de etiologie van de psychiatrische aandoeningen schizofrenie (SZ) en bipolaire stoornis (BP). Beide zijn ernstige psychiatrische ziekten met een prevalentie van ongeveer 1% wereldwijd. Bipolaire stoornis is een stemmingsstoornis die wordt gekenmerkt door het cyclisch optreden van manische en depressieve periodes, schizofrenie kenmerkt zich door het optreden van psychoses (perioden waarin het contact met de realiteit is verstoord), affectieve en cognitieve symptomen. Het zijn complexe aandoeningen, waarbij het optreden van de ziekte een resultante is van de interactie tussen verschillende genetische factoren en omgevingselementen. Ondanks de hoge prevalentie, morbiditeit en socio-economische kosten zijn de pathofysiologie en etiologie van BP en SZ nog ongekend. In dit project zullen we gebruik maken van een positionele kloneringsstrategie. Aan de hand van een genomische zoektocht zullen chromosomale gebieden afgebakend worden die gekoppeld zijn met de ziekten en positionele kandidaatgenen worden geëvalueerd voor hun bijdrage in de etiologie van de aandoeningen d.m.v. associatiestudies. Ook reeds gekende functionele kandidaatgenen zullen geanalyseerd worden aan de hand van populatie-gebaseerde associatiestudies. Voor de genomische zoektocht beschikken we over een unieke familie-gebaseerde patiëntenpopulatie uit de Skellefteå regio van de provincie Västerbotten (Noord-Zweden). Deze Skellefteå populatie is een geografisch geïsoleerde populatie, gesticht in 1320 en gekarakteriseerd door lage immigratie en emigratie en een hoge expansiesnelheid. Voor de associatiestudies hebben we patiënten-controle populaties bestaande uit 276 SZ patiënten en 500 gezonde onverwante individuen en 276 BP patiënten en 500 gezonde onverwante individuen.

    Onderzoeker(s)

    Onderzoeksgroep(en)