Onderzoek Yann Sterckx

Abstract

Viscerale leishmaniasis is een verwaarloosde dodelijke parasitaire ziekte waarvoor behandelingen schaars zijn en toxiciteit, resistentie en herval vaak voorkomen. Er is momenteel geen humaan vaccin beschikbaar en parasiet quiëscentie wordt nog niet overwogen bij de ontwikkeling van nieuwe vaccinatiestrategieën. Ons baanbrekende onderzoek heeft onlangs stamcellen in het beenmerg geïdentificeerd als een niche waar parasieten de medicamenteuze behandeling kunnen overleven door over te gaan naar een rusttoestand. Transcriptionele profilering van quiëscente en niet-rustende parasieten leverde differentiële genen op, uniek tot expressie gebracht tijdens quiëscentie, die aantrekkelijke therapeutische kandidaat-vaccinantigenen vormen. Dit project zal ongekende informatie verschaffen over gastheer-pathogeen interacties en vaccinatiestrategieën onderzoeken om terugval te voorkomen door: (i) essentiële gegevens te verkrijgen over de antigen-presenterende eigenschappen van Leishmania-geïnfecteerde stamcellen, (ii) parasitaire rustgenen te editen en single-domain antilichamen (sdAbs) te selecteren, en (iii) het onderzoeken van immuniteit tegen rustgenen tijdens infectie en na immunisatie. Het wordt verwacht dat een diepgaand begrip van parasitaire quiëscentie en overeenkomstige antigene/immunogene eigenschappen revolutionair zal zijn voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische vaccinatiestrategieën die kunnen worden geïntegreerd met medicamenteuze behandeling om herval te voorkomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Caljon Guy
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: Present Cassandra

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Malaria wordt veroorzaakt door Plasmodium parasieten en is een van de 'Big Three' infectieziekten samen met HIV en TB. Jaarlijks worden meer dan 200 miljoen gevallen van de ziekte gerapporteerd en sterven meer dan een half miljoen mensen aan de gevolgen van malaria (>76% van deze sterfgevallen zijn kinderen jonger dan 5). De problematiek wordt nog groter wegens vaccins met een lage efficiëntie, drug-resistente parasieten en de opmars van de ziekte over de hele wereld. Het is overduidelijk dat de wereld nood heeft aan nieuwe hulpmiddelen. Antilichamen (AL) zijn zeer doeltreffend om parasieten te neutraliseren. De immuunrepertoires van zoogdieren bevatten naast conventionele AL ook nog zogenaamde unconventionele diversificatiestrategieën. Unconventionele AL blijken zeer efficiënt te zijn in het neutraliseren van complexe pathogenen. "Single-domain" AL (sdAbs) van kameelachtigen zijn het voorbeeld bij uitstek van onconventionele AL. Een diepgaande kennis over hun structuur-functie relatie laat de constructie van zeer diverse synthetische bibliotheken toe die een aantal voordelen bieden ten opzichte van immuunbibliotheken die verkregen worden via immunisatie. Dit project heeft als doel om het potentieel van synthetische sdAb bibliotheken met ingebouwde unconventionele diversificatiestrategieën te benutten in de strijd tegen de malaria sporozoïet aan de hand van een multi-disciplinaire aanpak waarbij moleculaire, structurele en parasitologische methoden gecombineerd zullen worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Caljon Guy
• Mandaathouder: De Vocht Line

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Plasmodium vivax is de meest wijdverspreide soort die malaria bij mensen veroorzaakt, maar door het ontbreken van een lange termijn cultuursysteem is de kennis over de biologie van deze parasiet beperkt. Een belangrijke stap in de infectie van P. vivax is het invasieproces van reticulocyten (jonge rode bloedcellen), waarbij verschillende gastheerreceptor-parasietligand interacties betrokken zijn. Beschrijving van P. vivax-invasieliganden brengt relevante informatie voor de ontwikkeling van vaccins met zich mee, essentieel voor het ontwerpen van gerichte controle- en preventiestrategieën. In vitro onderzoeken en transcriptoomprofielen van P. vivax isolaten benadrukten de potentiële invasierol van sommige PvTRAg eiwitten. Daarnaast maakt hun hoge immunogeniciteit en geconserveerde sequentie tussen isolaten hen geschikt als vaccin targets. Aangezien de functie van de PvTRAgs onbeschreven blijft, is het doel van dit project om de betrokkenheid van vijf PvTRAg-eiwitten tijdens het proces van erytrocyt-invasie te karakteriseren. We zullen in vitro studies uitvoeren waarbij de bindingscapaciteit van recombinante PVTRAg eiwitten aan erytrocyten geëvalueerd wordt, en zullen transgene P. knowlesi lijnen creëren om de rol van de geselecteerde PvTRAgs en hun P. knowlesi orthologen tijdens invasie op te helderen. Ten slotte zullen de PvTRAg eiwitten die sterke aanwezingen vertonen dat ze invasieliganden zijn, worden bevestigd in ex vivo invasie assays met P. vivax isolaten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: Díaz Delgado Dalia

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het onderzoek naar infectieziekten (waaronder ook de ontwikkeling van diagnostica, profylactica en therapeutica) is al sinds jaar en dag één van de speerpunten van de Universiteit Antwerpen. De motor hiervoor is een bruisende onderzoeksgemeenschap, die ingebed is in een breder "infectieziektenecosysteem" binnen het Vlaamse onderzoekslandschap. Een aanzienlijk deel van geleverde inspanning is toegewijd aan de strijd tegen protozoaire parasieten, een groep unicellulaire eukaryoten die wereldwijd de gezondheid en kostwinning van miljarden mensen in het gedrang brengen. Protozoaire parasieten veroorzaken sommige van de meest ernstige infectieziekten waarmee de mens werd geconfronteerd in de recente geschiedenis (bvb., malaria, leishmaniase, trypanosomiase). Deze ziekten worden gekenmerkt door een hoge morbiditeit en mortaliteit, en hebben zo een enorme socioeconomische impact op de getroffen gemeenschappen. Momenteel zijn protozoaire parasieten endemisch in verschillende werelddelen (meer dan 100 landen in het Amerikaans tot het Aziatisch continent). Bovendien vormen deze ziekteverwekkers een wereldwijde bedreiging door migratie, klimaatverandering en een steeds verdere verspreiding van de insectvectoren die transmissie van deze parasieten bewerkstelligen. Bijgevolg worden niet-endemische gebieden (incl. de Westerse wereld) geconfronteerd met de (her)verschijning van deze ziekten. De huidige impact maar dus ook het pandemisch potentieel van protozoaire parasieten onderlijnen de urgente nood om te investeren in middelen die een snelle en effectieve detectie en controle van deze ziekteverwekkers toelaten. Sommige van de meest potente en veelbelovende hulpmiddelen in de strijd tegen deze pathogenen zijn afkomstig uit andere diersoorten. Een treffend voorbeeld is de Belgische ontdekking van een merkwaardige antilichaam-subgroep die van nature voorkomt bij kameelachtigen (waaronder alpacas, lamas, kamelen en dromedarissen). In deze antilichamen zorgt één enkel domein voor de herkenning van een antigen waardoor dit domein ook wel eens een "singledomain antibody" (sdAb) wordt genoemd. De voorbije decennia is het duidelijk geworden dat sdAbs vele bijzondere eigenschappen bezitten die zich uitstekend lenen tot het faciliteren van onderzoek, het genereren van toepassingen en het creëren van valorisatiemogelijkheden in het "life sciences" gebied (ondermeer diagnostica en therapeutica). Dezelfde eigenschappen maken van sdAbs unieke hulpmiddelen die pandemische paraatheid en responsiviteit bestendigen. Literatuur- en marktanalyses maken echter pijnlijk duidelijk dat sdAbs grotendeels onderbenut blijven in de strijd tegen protozoaire parasieten. Bijgevolg is het marktaandeel van sdAbs in het wetenschapsdomein van de menselijke en veterinaire parasitologie zeer beperkt. Binnen de UAntwerpen bestaat een uiterst complementaire expertise met betrekking tot het genereren van sdAbs met het oog op het ontwikkelen van een brede waaier aan toepassingen. Dit project heeft als doel om deze expertise te bundelen en aan te wenden om PREPARAS op te richten, een hybride platform voor het genereren en identificeren van sdAbs tegen protozoaire parasieten via zowel immuunbibliotheken als synthetische banken. We zien dit als een opportuniteit die synergie zal creëren tussen fundamenteel onderzoek, het ontwikkelen van toepassingen, en valorisatie aangezien i) de groepen die het initiatief dragen naast de veterinaire expertise ook een sterke onderzoeksfocus hebben op de biologie van protozoaire parasieten, ii) het kunnen benutten van een hybride sdAb platform unieke opportuniteiten biedt en iii) sdAbs het potentieel hebben om te voldoen aan onderzoeks- en markt-gedreven noden. Op deze manier zal PREPARAS in huis toegang verlenen tot unieke en krachtige, state-of-the-art hulpmiddelen in de strijd tegen parasitaire infecties van menselijk en veterinair belang.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Caljon Guy
• Co-promotor: Leroy Jo

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Fibroblast activatie proteïne (FAP) is een celoppervlakte marker van Cancer- Associated Fibroblasts (CAFs) in de meeste sarcomen en in > 90% van de carcinomen. Samen met zijn verwaarloosbare expressie in de meeste andere weefsels maakt dit FAP tot een bijna universele biomarker van tumoren. De afgelopen jaren heeft de diagnostische en therapeutische aanpak van FAP met zogenaamde "FAPIs" veel aandacht gekregen van specialisten in nucleaire geneeskunde/oncologie. Opmerkelijk is dat alle FAPIs hun opmerkelijke tumorhomogeniteit te danken hebben aan een krachtige en selectieve FAP-bindende subeenheid: UAMC1110, ontworpen door de indieners van deze aanvraag. Omdat voor FAPIs een verdere optimalisering van de retentietijd in de tumor nodig is, streven wij ernaar meerdere FAPIs of FAPI-subeenheden te koppelen aan gouden nanodeeltjes (AuNP's). Op deze manier hopen we FAP-targeting AuNPs te verkrijgen met een ongeziene FAP-affiniteit en tumorretentie, als gevolg van het 'multivalentie effect'. De nanodeeltjes zullen worden onderzocht als kankertherapeutica in een muismodel van colorectale kanker en als diagnostica in een laterale flowtest.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Veken Pieter
• Co-promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Elvas Filipe
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Stroobants Sigrid

Onderzoeksgroep(en)

• Medicinale chemie (UAMC)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verschillende proteasen spelen een belangrijke rol in de tumor micro-omgeving (TME). Het bestrijden van tumoren door modulatie van deze TME-proteasen is dan ook een veelbelovende benadering in de strijd tegen kanker. FAPIs, zeer krachtige en selectieve probes voor Fibroblast Activation Protein (FAP), gebaseerd op UAMC1110, een inhibitor ontwikkeld aan de UAntwerpen, worden momenteel in klinische studies geëvalueerd. De aandacht voor andere zeer relevante TME-proteasen is daarentegen eerder beperkt. Granzyme B (GRZB) is het meest voorkomende protease dat aanwezig is in de granules van cytotoxische immuuncellen aanwezig in de TME en speelt ook een rol in de gerichte vernietiging van tumorcellen. Ondanks tientallen jaren van onderzoek, blijven vele aspecten van de immunobiologie van GRZB enigmatisch. Het is momenteel onbekend welk percentage van het GRZB actief is in de TME. Om te bestuderen of beeldvorming of het meten van actief GRZB voordelen heeft t.o.v. het visualiseren van totaal GRZB, is er behoefte aan selectieve en krachtige GRZB probes. Gezien het belang van GRZB in kankerdiagnose en -behandeling, is het doel van deze postdoc challenge om de zoektocht naar het genereren van zeer selectieve GRZB verbindingen te activeren startende van een 'lead compound' uit de literatuur. De postdoc zal worden uitgedaagd om de hoge-resolutie structuur van dit inhibitor-GRZB complex te bepalen om verder rationeel ligand ontwerp te faciliteren. De labo's die deelnemen aan deze oproep zijn betrokken in het recent gefinancierde OncoProTools (Protease-guided tumor targeting tools to revolutionize cancer diagnostics and treatment) HE-MSCA-Doctoral Network (toegekend bij eerste indiening, UAntwerpen als hoofdaanvrager). UAntwerpen zal twee doctoraatsstudenten (PhD1 en PhD2) aanstellen vanaf januari 2023. Aangezien dit internationale project de start zal zijn van een nieuwe GRZB-onderzoekslijn binnen het 'TME' thema, is versterking van het team met een postdoc sterk aangewezen. De postdoc van deze 'challenge oproep' zal zich verdiepen in de biochemische en structurele karakterisering van GRZB in complex met inhibitoren om de ontwikkeling van geoptimaliseerde GRZB tools/probes te versnellen (zie figuur en legende volgende paragraaf). Het project zal ook ondersteund worden door docking studies voor in silico design van nieuwe inhibitoren (UAMC, Hans De Winter). Verder bieden we in-house toegang tot granzyme activiteitsassays, recombinant eiwit productie- en opzuiveringsinfrastructuur, eiwit-ligand interactie assays en een volledig uitgerust labo voor structurele biologie (LMB, Y. Sterckx). Van de postdoc kandidaat wordt verwacht dat hij/zij eigen experimentele expertise met eiwitexpressie en structurele biologie in het GRZB brengt. Tegelijkertijd zal hij /zij ingebed worden in een dynamisch internationaal netwerk van academische en industriële partners in het domein van de oncologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: De Winter Hans
• Co-promotor: Elvas Filipe
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Van Der Veken Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Inflammatie is een immuunrespons waarbij de cytosolische multiproteïne complexen, inflammasomen, cruciale signaalplatformen zijn. Recent werd er een belangrijke inflammasoom regulator ontdekt: het intracellulaire serine protease dipeptidyl peptidase 9 (DPP9). Meer specifiek is DPP9 een bindingspartner en een negatieve regulator van twee verwante pathogeen herkenningsreceptoren (PRRs), genaamd 'NLRP1' en 'CARD8'. Echter ontbreekt het inzicht in het exacte mechanisme aangezien er tot op heden geen selectieve DPP9 remmers zijn gerapporteerd. Interessant is dat onze voorlopige gegevens erop wijzen dat er verschillen zijn in DPP9 (co)lokalisatie/complexvorming met deze PRRs tussen verschillende humane bloedceltypes. UAntwerpen ontwikkelde veelbelovende DPP9 inhibitoren (Benramdane S, ingediend) en PROTACs (heterobifunctionele moleculen die een eiwit afbreken), en creëerde een momentum om ze te karakteriseren en te valideren voor gebruik in een cellulaire context. Het doel van dit doctoraat is om in aan-en afwezigheid van de twee beste DPP9 remmers [DPP9-CARD8] en [DPP9-NLRP1] interacties in situ te visualiseren in primaire menselijke bloedcellen en, op moleculair niveau, de bindingsparameters van deze interacties te bepalen. Om na te gaan of de effecten 'on-target' zijn, zullen controle-experimenten met PROTACs en een DPP9-/- cellijn worden geïncludeerd. Inzicht in de interacties tussen DPP9-inflammatoire eiwitten is noodzakelijk om hun potentieel als drug-targets te evalueren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Van Der Veken Pieter
• Mandaathouder: Mertens Kathleen

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Malaria wordt veroorzaakt door Plasmodium parasieten en is een van de 'Big Three' infectieuze ziekten samen met HIV en TB. Jaarlijks worden meer dan 200 miljoen gevallen van de ziekte gerapporteerd en sterven een half miljoen mensen aan de gevolgen van malaria (>65% van deze sterfgevallen zijn kinderen jonger dan 5). P. falciparum en P. vivax zijn de meest wijdverspreide en beruchte parasieten die infectieus zijn voor de mens. Alhoewel P. vivax een mildere vorm van malaria veroorzaakt, worden ernstige gevallen frequenter gerapporteerd. Bovendien kent P. vivax een grotere geografische verspreiding vergeleken met P. falciparum; falciparum malaria vormt voornamelijk een groot probleem in Sub-Sahara Afrika, terwijl vivax malaria een gesel is voor miljoenen mensen in Latijns Amerika en Zuid-Oost Azië. Ondanks de zware socio-economische impact van P. vivax op grote delen van de wereld, verloopt de strijd tegen P. vivax zeer moeizaam. De problematiek wordt nog groter wegens vaccins met een lage efficiëntie, drug-resistente parasieten en de opmars van de ziekte over de hele wereld. Het is overduidelijk dat er geïnvesteerd moet worden in het onderzoek naar de biologie van de malaria parasiet. De productieve invasie van een gastheerlevercel door een vorm van de parasiet die de sporozoiet (SPZ) wordt genoemd, is een essentiële stap voor de verderzetting van diens levenscyclus. Infectieuze SPZs drukken verschillende 6Cys eiwitten uit op hun oppervlak (P36, P52, B9, P38 and P12p). Er werd reeds aangetoond dat P36, P52 en B9 essentieel zijn voor productieve SPZ invasie. Vele aspecten van de structuur-functie relatie van SPZ 6Cys eiwitten blijven echter ongekend: i) studies op P. vivax P36, P52 en B9 zijn quasi onbestaande, ii) het bestaan van een P. vivax P36-P52-B9 complex moet nog bevestigd worden, iii) de moleculaire basis voor en affiniteiten van de interacties binnen deze complexen werden nog niet onderzocht, en iv) de moleculaire basis voor de herkenning van de SR-BI receptor blijft een raadsel. Dit onderzoeksproject heeft als doel om deze relevante vragen te beantwoorden via een multi-disciplinaire aanpak waarbij biofysische, structurele en functionele methoden gecombineerd zullen worden. Gezien de vele lacunes in de kennis van de biologie van P. vivax en het algemeen belang van de SPZ 6Cys eiwitten in de biologie van de SPZ, zullen de antwoorden op bovenstaande vragen veel nieuwe en relevante inzichten opleveren die gebruikt kunnen worden in de strijd tegen malaria.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: De Vocht Line

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De huidige infrastructuuraanvraag voorziet in een uitbreiding van de platformen voor fundamenteel basisonderzoek en geneesmiddelonderzoek voor infectieziekten en inflammatie aan de Universiteit Antwerpen. Uitbreiding is noodzakelijk om flexibele en veelzijdige beeldvorming en biochemische analyses in levende cellen mogelijk te maken, met de mogelijkheid tot hoge doorvoer. Het apparaat zal worden ingebed in een high-end immunoprofileringsplatform en BSL-2-omgeving bij het Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH) waar onderzoek met infectieuze microbiële organismen mogelijk is. De TECAN SPARK Cyto 600 is een zeer veelzijdige multimodale plaatlezer die cellulaire en in situ moleculaire testen mogelijk maakt in gecontroleerde omgeving (O2/CO2 , vochtigheid en temperatuur) met realtime absorptie-, fluorescentie- en luminescentiemetingen. Er zijn drie verschillende mogelijkheden voor optische metingen door gebruik van filters, monochromators of fusie-optica, waardoor het compromis tussen gevoeligheid en flexibiliteit wordt geëlimineerd. De unieke functie voor het optillen van het deksel maakt substraattoevoeging of activering van immune cellen mogelijk via de meegeleverde 2-kanaalsinjector. SPARK Cyto 600 is uitgerust met 2×, 4× en 10× objectieven en een CMOS-camera om live cell imaging mogelijk te maken. Naast bright field is fluorescente beeldvorming voorzien in 4 optische kanalen met de mogelijkheid van Time-Resolved Fluorescence (TRF) en Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET). Een bijkomend voordeel is de compatibiliteit met Alpha Technology, bead-gebaseerde proximiteitsassays waarvoor geoptimaliseerde filters en laser-gebaseerde excitatie geïntegreerd zijn. Terwijl concurrerende systemen voor live celbeeldvorming zich beperken tot bright field en fluorescentiemetingen, maakt de SPARK Cyto 600 ook realtime detectie van gloei- en flitsluminescentiesignalen en Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET)-toepassingen mogelijk om gevoelige real-time opvolging van eiwit-eiwit interacties in cellen mogelijk te maken. Gezien de grote veelzijdigheid en dringende behoefte aan dergelijke apparatuur voor onderzoek naar infectie- en ontstekingsziekten, zal dit unieke apparaat real-time beeldvorming van zowel cellulaire als moleculaire responsen onder gecontroleerde omstandigheden mogelijk maken. Deze nieuwe infrastructuur zal daarom het onderzoek van tal van onderzoeksgroepen aan Universiteit Antwerpen een impuls geven en zal bijdragen tot fundamentele inzichten op cellulair en moleculair niveau en tot de ontwikkeling van nieuwe therapieën en diagnostiek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Caljon Guy
• Co-promotor: Augustyns Koen
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Vanden Berghe Wim
• Co-promotor: Wullaert Andy

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chemotherapie is essentieel in de strijd tegen leishmaniase, een verwaarloosde tropische ziekte die veroorzaakt wordt door de Leishmania parasiet en globaal miljoenen treft. Bovendien worden onaangetaste regios geconfronteerd met (her)opkomst van de ziekte. De situatie wordt alarmerend door een toename in het aantal berichtgevingen over infecties die niet behandeld kunnen worden met de huidige geneesmiddelen. Het falen van behandeling vindt haar oorsprong in drie mechanismen die door de parasiet gebruikt worden om de chemotherapeutische druk te omzeilen: resistentie, het verschuilen in "sanctuary sites" en quiëscentie. Aangezien de behandelingsopties voor leishmaniase beperkt zijn en een ongunstig profiel bezitten, is er een hoge nood aan de ontwikkeling van nieuwe moleculen (liefst met onontgonnen werkingsmechanismen). In deze zoektocht werd DNDI-6690 geïdentificeerd als een veelbelovend molecule. Ondanks het feit dat het moleculair doelwit van DNDI-6690 gekend is, blijven vele aspecten voor de moleculaire basis van haar werking ongekend. Ten eerste, ontbreekt een volledige biofysische en structurele karakterisering van het doelwit – DNDI-6690 complex. Ten tweede, werd het bereik van de DNDI-6690 activiteit binnen het Leishmania genus nog niet ten gronde onderzocht. Tot slot is er nog niets geweten over het verband tussen DNDI-6690 en quiëscentie. De veelbelovende aard van DNDI-6690 en de nood aan nieuwe geneesmiddelen verantwoordt de noodzaak voor verder grondig onderzoek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Caljon Guy
• Mandaathouder: Wuyts Ellen

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verwaarloosde tropische ziekten ("neglected tropical diseases", NTDs) omvatten een brede waaier aan infectieziekten die voorkomen in (sub)tropische gebieden en > 1 miljard mensen treffen. NTDs worden gekenmerkt door een beduidende mortaliteit en hoge morbiditeit, waardoor ze een ernstige impact hebben op de levenskwaliteit en socio-economische status. De WHO heeft 20 NTDs opgelijst die aangepakt moeten worden in het kader van het algemeen welzijn van de wereldbevolking. Drie hiervan worden veroorzaakt door kinetoplastiden, een groep enkelcellige eukaryoten die ook de parasieten van de Trypanosoma en Leishmania genera omvatten. Trypanosomen veroorzaken dierlijke en menselijke trypanosomiase ("animal trypanosomiasis, AT" en "human trypanosomiasis, HT"). Terwijl anthroponotische HT (T. brucei gambiense) wordt gezien als een relatief kleine bedreiging, blijft zoonotische HT (T. b. rhodesiense) een significant gezondheidsprobleem. AT (T. b. brucei, T. congolense, T. vivax, T. evansi) heeft een aanhoudende en vernietigende socio-economische ompact op de getroffen gebieden (~$5 miljard aan jaarlijkse verliezen). De strijd tegen trypanosomen vereist een georchestreerde aanpak waarin vaccinatie en chemotherapeutische behandeling een belangrijke rol spelen. De ontwikkeling van een effectief vaccin wordt echter bemoeilijkt door het bestaan van gesofisticeerde parasitaire immuun-ontwijkingsmechanismen en de huidige geneesmiddelen voldoen niet aan de verwachtingen. De nood aan alternatieve strategieen voor controle en behandeling van trypanosomiase is dus hoog, hetgeen actief onderzoek vereist naar de immunobiologie van trypanosomen. De levenscyclus van trypanosomen vereist twee gastheren: de tseetsee vlieg en zoogdieren. Om dit mogelijk te maken, hebben trypanosomen zich meester gemaakt in het ontwijken van het immuunsysteem, en het zich aanpassen aan en ontwikkelen onder veranderende omstandigheden. De moleculaire mechanismen die dit mogelijk maken, werden echter nog niet uitgebreid onderzocht. Trypanosomale receptor adenylate cyclases (TrypRACs) spelen hierbij een fundamentele rol. De TrypRACs stellen een grote eiwitfamilie voor die een geconserveerde architectuur bezitten. Hierbij vormt een enkele transmembranaire helix een brug tussen een N-terminaal extracellulair domein en een cytosolisch enzymatisch domein met cyclase activiteit. In zowel de zoogdier- als insectgastheer komen specifieke TrypRACs tot expressie. In de zoogdiergastheer werd reeds aangetoond dat de TrypRAC ESAG4 verantwoordelijk is voor een massale productie van cAMP, hetgeen op haar beurt leidt tot de inhibitie van de synthese van TNF-α door immuuncellen van de gastheer. Dit blijkt essentieel te zijn om het immuunsysteem te omzeilen bij de start van een infectie. In de tseetsee vlieg, coordineren verscheidene insect-specifieke TrypRACs zogenaamde "sociale motiliteit (SoMo)", een vorm van parasitaire motiliteit die essentieel is voor een succesvolle infectie van de insectvector. SoMo wordt gereguleerd door een cAMP signalisatiecomplex dat bestaat uit specifieke TrypRAC isovormen (vooral de TrypRAC ACP5 is essentieel). Onze preliminaire data tonen aan dat het TrypRAC ectodomein cruciaal is voor de controle van de cyclase-activiteit, maar de onderliggende moleculaire mechanismen werden nog niet opgehelderd. Vooral de invloed van natuurlijke liganden op de structuur-functie relatie van de TrypRACs blijft ongekend terrein. Om deze redenen is het doel van dit project om de moleculaire aspecten van TrypRAC ectodomein-ligand interacties in kaart te brengen via een combinatie van functionele, biofysische en structurele methoden (het verblijf aan de UAntwerpen is hierbij cruciaal voor het structureel luik). Wij stellen dat de TrypRAC ectodomeinen veelbelovende doelwitten zijn voor de ontwikkeling van nieuwe anti-trypanosomale therapieen en dat een grondige karakterisering van hun structuur-functie relatie enorm waardevolle inzichten zal opleveren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: Oliveira Alves Desirée

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gastheer-parasiet interacties betrokken bij de P. vivax invasie van reticulocyten werden nauwelijks in kaart gebracht door een gebrek aan methoden om de parasiet op lange termijn in cultuur te houden (in contrast met de situatie voor P. falciparum). Oppervlakte-antigenen van de P. vivax tryptophan-rich antigen (PvTRAg) familie worden uitgedrukt in de vroege ring of late schizont stadia en het werd reeds aangetoond dat zij rode bloedcellen kunnen binden in vitro. Elke PvTRAg herkent minstens twee verschillende gastheerreceptoren, waaronder basigin and Band3. Door middel van ex vivo invasie-experimenten gekoppeld aan transcriptoom analyse van P. vivax isolaten hebben we aangetoond dat Band3 een receptor is die interageert met PvTRAg38 (en mogelijks andere PvTRAgs). Echter blijven de moleculaire principes voor gastheerreceptorherkenning, de functionele redundantie hiervoor, en het verband met de daaropvolgende reticulocyte invasie door P. vivax ongekend. Het doel van dit "RecTRAgs" jPPP initiatief is om de moleculaire grondslagen te leggen voor het begrijpen van de PvTRAg38-basigin interactie en hoe dit bijdraagt tot invasie. Dit door gebruik te maken van P. knowlesi als model voor P. vivax en van recombinant aangemaakte PvTRAg38 and basigin. De bekomen resultaten zullen toelaten om opvolgprojecten te staven waarin PvTRAg-receptor interacties breder en diepgaander bestudeerd zullen worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project situeert zich in de geneesmiddelenontwikkeling en beoogt een verdere validatie en implementatie van een in huis ontwikkelde hoge doorvoerscreening (HTS) voor enzyminhibitoren op basis van extracellulaire vesikels (EVs) als eiwitbron. Het acroniem EVZYM verwijst naar onze bevinding dat EVs een nieuwe bron zijn voor natieve, actieve doelwitenzymen waartegen in HTS gescreend kan worden. Dit gegeven biedt een groot voordeel bij het zoeken naar geneesmiddelen die de activiteit van doelwitenzymen inhiberen omdat de beschikbaarheid van actieve enzympreparaten essentieel is voor een succesvolle HTS. In de zoektocht naar geneesmiddelen is HTS vaak een eerste stap: grote bibliotheken van bestaande stoffen worden gescreend en de 'hits' vormen de start voor verdere optimalisatie. Een eerste doel van dit project omvat de opschaling van de EV isolatie en het bepalen van de optimale EV stabiliteits- en bewaarcondities om hun industriële toepasbaarheid te vergroten. Een tweede doel bestaat erin de in huis ontwikkelde en op EVZYM gebaseerde screeningsmethode voor een doelwit protease dat natuurlijk aanwezig is en aangerijkt in EVs, verder te valideren en implementeren. Het doelwit protease is TMPRSS2 is een humaan serine-type protease dat op het celoppervlak tot expressie komt en opname van coronavirussen en influenzavirussen bevordert. TMPRSS2 is daarom een potentieel doelwit voor antivirale therapie. In het kader van de tweede doelstelling, beogen we eveneens een recombinante, enzymatisch actieve vorm van humaan TMPRSS2 te produceren. Dit is zeker een meerwaarde aangezien het i) een alternatieve bron is voor het doelwitenzym van de hoge doorvoerscreening en ii) er geen preparaten van recombinant TMPRSS2 te verkrijgen zijn van hoge en gedocumenteerde kwaliteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Sterckx Yann

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) is de afgelopen vijf jaar enorm geëvolueerd, waardoor het een veelbelovende methode is geworden om structurele informatie te verkrijgen over eiwitten met een relevantie in de menselijke (patho)fysiologie (bvb. kanker, gastheer-pathogeen interacties, neuropathologieën). Deze snelle evolutie heeft de interesse van farmaceutische bedrijven in cryo-EM aangewakkerd, omdat informatie over de eiwitstructuur betere inzichten verschaft in het functioneren van eiwitten, waardoor betere geneesmiddelen kunnen worden ontwikkeld. Door het succes zijn er echter ook meerdere inefficiënties in de cryo-EM-workflow vastgesteld, vooral met betrekking tot staalvoorbereiding. Meerdere oplossingen werden reeds voorgesteld, maar deze nieuwe technieken zijn (i) vaak slechts een enkele stap binnen de algehele workflow, (ii) niet compatibel met andere nieuwe protocols/procedures of (iii) moeilijk te implementeren door non-expert gebruikers. In een vorige PoC-studie werd een nieuw type cryo-EM affiniteitsgrid ontwikkeld die het toelaat om eiwitten te immobiliseren en zuiveren. Op basis van marktbevraging werd vastgesteld dat het lanceren van deze grid het best gebeurt via eiwit-structuurbepaling diensten die gebruik maken van deze grid. Het doel van deze PoC is om nu enkele studies uit te voeren met therapeutisch relevante eiwitten, opdat de waarde van de grids en de verschillende technologieën kan worden aangetoond. Hierdoor zal de toegevoegde waarde van deze gridtechnologie nog beter in de markt gezet kunnen worden en aldus nog aantrekkelijker worden voor zowel potentiële klanten als investeerders.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Timmermans Jean-Pierre
• Co-promotor: Sterckx Yann

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het coronavirus SARS-CoV-2, oorzaak van de COVID-19 aandoening, veroorzaakt momenteel een ongeziene pandemie. Twee processen ter hoogte van de humane-virale interface zijn nodig voor infectie. De binding van het virus aan de humane cel wordt veroorzaakt door de interactie tussen het virale SARS-CoV-2 'spike' eiwit en zijn gastheer receptor het angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2). Daarnaast wordt het virus geprimed om de gastheercel binnen te dringen door een proteolytische splitsing van het SARS-CoV-2 'spike' eiwit door andere proteasen die aan het oppervlak van de cel tot uiting komen, zoals het TMPRSS2. Inhibitie van TMPRSS2-priming remt de infectiviteit van SARS-CoV-2. Spijtig genoeg zijn de huidig beschikbare inhibitoren niet specifiek. Voor de ontwikkeling van meer krachtige en specifieke TMPRSS2 inhibitoren, is een betere kennis van de karakteristieken van het protease TMPRSS2 dringend nodig. Dit project wil voorzien in het noodzakelijke fundament voor het rationeel ontwikkelen van specifieke TMPRSS2 inhibitoren in de strijd tegen SARS-CoV-2 en COVID-19. Het project omvat daartoe 2 werkpaketten en 6 onderling verwante en meetbare resultaten ( 'deliverables'). De volgende vragen zullen beantwoord worden (1) Wat is de uitgebreide substraatspecificiteit van TMPRSS2? en (2) Wat is de correlatie tussen TMPRSS2 inhibitie en de neutralisatie van SARS-CoV-2 infectiviteit in vitro? De concrete deliverables van het project omvatten de beschikbaarheid van recombinant human TMPRSS2, methoden om zijn activiteit te kwantificeren, data over de uitgebreide substraatspecificiteit en over de inhibitiekarakteristieken van een set van 100 moleculen uit de bibliotheek van proteaseremmers van de onderzoeksgroep Medicinale Chemie (UAMC). De correlatie tussen de sterkte van TMPRSS2-inhibitie met hun effect op in vitro SARS-CoV-2 infectiviteit, samen met data over de uitgebreide substraatspecificiteit van TMPRSS2 vormen een onmisbare basis voor de optimale planning van grote samenwerkingsprojecten rond gastheer protease targeting als therapeutische strategie in de strijd tegen COVID-19. Gezien de recent bijgekomen expertise rond structurele biologie in het laboratorium, zal dit project ook de basis leggen voor toekomstige structurele studies van inhibitoren in complex met TMPRSS2, wat op zijn beurt rationale geneesmiddelen-ontwikkeling kan stimuleren en kan leiden tot krachtiger en meer specifieke producten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Bracke An
• Co-promotor: Sterckx Yann

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks de aanwezigheid van een sterke expertise is de structurele biologie als discipline nog niet goed ingebed aan de Universiteit van Antwerpen. Hierdoor zijn onderzoekers van de UAntwerpen afhankelijk van samenwerkingen met externe partners, hetgeen hun productiviteit en competitiviteit in dit domein belemmert. Structurele biologie aan de UAntwerpen kan enkel volledig tot haar recht komen door te investeren in basisinfrastructuur die de bestaande expertise op voldoende wijze kan ondersteunen. In dit projectvoorstel worden fondsen aangevraagd voor de aankoop van de "Mosquito Xtal3", de huidige standaard wat betreft kristallisatierobotten en een onmisbaar werkpaard in elk structurele biologie laboratorium. De "Mosquito Xtal3" laat toe om op robuuste wijze en met hoge doorvoer biologische macromoleculen te kristalliseren, hetgeen een absolute basisvereiste is voor structuurbepaling door middel van macromoleculaire X-stralenkristallografie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Cappoen Davie
• Co-promotor: De Winter Hans
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Co-promotor: Van Ostade Xaveer

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recent werd duidelijk aangetoond dat het enzym dipeptidyl peptidase (DPP) 9 betrokken is in inflammatie en celdood in macrofagen. Er blijven echter vele vragen rond de exacte onderliggende mechanismen. Het onderzoek is hoofdzakelijk beperkt gebleven tot macrofaag cellijnen en muriene primaire macrofagen. Daarom is ons eerste doel het bestuderen van het effect van de DPP8/9 inhibitor 1G244, momenteel de meest selectieve inhibitor die beschikbaar is, op de productie en secretie van cytokines en chemokines door humane perifeer bloed mononucleaire cellen, monocyt-afgeleide macrofagen, M1, M2 en M4 macrofagen. Het effect op de celviabiliteit zal ook worden geëvalueerd in deze primaire cellen. Ons tweede doel is de identificatie van DPP9 interactiepartners in de monocytaire cellijn THP-1 en humane primaire macrofagen. Pull-down experimenten, met recombinant humaan DPP9 als aas, gevolgd door LC-MS/MS identificatie, en 'proximity ligation assays' zullen worden toegepast. We voorzien om ten minste één extra interactiepartner te identificeren naast het FIIND domein in NLRP1/CARD8. Het derde doel is om de interactie tussen DPP9 en de interactiepartner(s) uit doel 2 te karakteriseren op het moleculair niveau en dit met isotherme titratie calorimetrie en 'grating-coupled' interferometrie. Na de initiële karakterisatie van de interacties, zullen we anti-DPP9 antilichamen met gekende epitopen gebruiken om de regio's in DPP9 te kunnen identificeren die betrokken zijn in de interactie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: De Loose Joni

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het wordt alsmaar duidelijker dat bepaalde parasieten bij de start van infectie gebruik maken van immuuncellen die aangetrokken worden naar de plaats van de insectenbeet waar de parasiet ingebracht wordt. Een dergelijk pathogen is de Trypanosoma brucei parasiet die slaapziekte veroorzaakt en wordt overgedragen door de tseetseevlieg. Deze parasieten zijn bijzonder infectieus ondanks de snelle rekrutering van immuuncellen, wat aangeeft dat de parasiet krachtige mechanismen heeft ontwikkeld om het antwoord van de gastheer te omzeilen of te overwinnen. Er wordt aangenomen dat extracellulaire vesikels (EV) een belangrijke rol spelen in de parasiet-gastheer-interactie. Nieuwe, geavanceerde technologieën zijn nodig om inzichten te verwerven in de rol van parasitaire EV-eiwitten, omdat de huidige methoden belangrijke beperkingen hebben. Met behulp van Nanobodies zal dit project een strategie ontwikkelen om eiwitten van de EV's selectief uit te schakelen. Hiermee zal een gedetailleerde analyse gemaakt worden van hun rol in de parasiet-immuuncel interactie. De impact van EV-eiwitten op cellulaire activatie en hun rol bij de start van een infectie na een tseetseevlieg-beet zullen worden bestudeerd. Dit project zal onze inzichten in enkele fundamentele aspecten van de interactie tussen de trypanosoom en de gastheer aanzienlijk verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Caljon Guy
• Co-promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: Claes Mathieu

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Malaria staat samen met HIV en tuberculose bekend als een van de 'Big Three' infectieuze ziekten. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie is malaria endemisch in 104 landen en worden de gezondheid en levens van 3.4 miljard mensen bedreigd. Jaarlijks worden 200 miljoen gevallen van malaria gerapporteerd, waarvan een half miljoen een fatale afloop kennen. Bij meer dan 70% van de sterfgevallen gaat het om kinderen jonger dan 5 jaar oud. Malaria wordt veroorzaakt door parasieten van het Plasmodium genus, waarbij P. falciparum de meest virulente is. De parasieten worden verspreid door muggen die tijdens een bloedmaal de parasieten injecteren in de bloedbaan van de menselijke gastheer. Dit wordt gezien als de eerste stap van een malaria-infectie die verder onderverdeeld wordt in twee stadia. Het eerste stadium van de infectie (dat bekend staat als het leverstadium) vertoont geen symptomen en wordt veroorzaakt door een vorm van de parasiet die men de sporozoiet noemt. De sporozoiet nestelt zich in de lever en ontwikkelt er zich tot de volgende vorm van de parasiet die men de merozoiet noemt. Dit initieert het tweede stadium van de malaria-infectie, het zogenaamd bloedstadium. Deze fase, waarin de merozoiet rode bloedcellen infecteert, veroorzaakt de typische malaria-pathologie. Sporozoieten zijn ideale doelwitten voor anti-malaria therapieën omdat hun eliminatie binnen de gastheer ervoor zou zorgen dat de malaria-pathologie zich niet zou kunnen ontwikkelen. Om deze reden zijn sporozoiet oppervlakte-antigenen interessante kandidaten voor de ontwikkelingen van nieuwe anti-malaria geneesmiddelen en vaccinatiestrategieën. Het voorgestelde onderzoeksproject heeft als doel om de mechanistische principes te ontrafelen achter een aantal processen die cruciaal zijn tijdens het leverstadium van een malaria-infectie. Het eerste proces dat onderzocht zal worden, is de invasie van een levercel door de parasiet. Alhoewel het geweten is dat het voornaamste oppervlakte-antigen van de sporozoiet (circumsporozoiet proteïne CSP) een sleutelrol speelt bij het binnendringen van een levercel, zijn de structurele en functionele aspecten van deze gebeurtenis tot nog toe ongekend. Een uitvoerige structurele en biofysische studie van de moleculaire aspecten van CSP-gemedieerde levercelinvasie zal relevante inzichten opleveren betreffende de biologie van de malaria-parasiet. Na invasie van de levercel zal de parasiet een vacuole vormen en van daaruit CSP exporteren naar het cytoplasma van de gastheercel. Hier zal CSP in competitie treden met NFkB voor interacties met importine-eiwitten om zo inflammatoire reacties die gedreven worden door NFkB te dempen. Hierdoor verhoogt de parasiet haar kansen op overleven binnen de geïnfecteerde levercel en zorgt ze ervoor dat ze haar levenscyclus kan verder zetten. Ondanks het feit dat de interactie tussen CSP en importines reeds beschreven werd, blijven ook hier de structurele en biofysische aspecten van deze gebeurtenis ongekend. Het verkrijgen van een gedetailleerd beeld van deze interactie zal belangrijke inzichten geven in de evasie van het immuunsysteem van de gastheer tijdens het leverstadium van de infectie. Tot slot zal ook onderzoek verricht worden naar het CSP-exportmechanisme van het parasiet- naar het gastheercytoplasma. Men verwacht dat het bestuderen van bovenstaande topics niet enkel zullen bijdragen tot het genereren van fundamentele inzichten in de biologie van de malaria-parasiet, maar ook een moleculaire basis zullen voorzien die zal bijdragen tot de ontwikkelingen van nieuwe anti-malaria therapieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: Geens Rob

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Trypanosoma evansi is een wijdverspreide parasiet die een slopende ziekte (gekend als dierlijke trypanosomose) veroorzaakt in allerlei hoefdieren (vee, buffels, paarden, varkens en ree). Dierlijke trypanosomose wordt gekenmerkt door gewichtsverlies, een drastische reductie in trekkracht en een significante vermindering in de vlees- en melkproductie. In de meeste gevallen zal de ziekte ook fataal zijn. Met andere woorden bemoeilijkt dierlijke trypanosomose de veeteelt in de endemische gebieden en heeft het een enorm negatieve impact op hun socio-economische ontwikkeling. Het voorgesteld onderzoeksproject heeft als doel om bij te dragen tot de ontwikkeling van nieuwe hulpmiddelen voor de detectie en controle van T. evansi. Ten eerste werd op succesvolle wijze een nieuwe DNA test ontwikkeld voor de diagnose van actieve T. evansi infecties. Ten tweede werd gebruik gemaakt van de antigen-bindende domeinen van antilichamen van kameelachtigen die enkel bestaan uit zware ketens. Deze domeinen, gekend als Nanobodies, lieten toe om het glycolytisch enzyme T. evansi enolase (TevENO) te identificeren als een potentieel nieuwe biomerker voor infectie. Gezien het algemeen belang van de glycolyse voor het overleven van de parasiet binnen haar gastheer, bezit TevENO potentieel ook een therapeutische waarde. Nanobodies zullen opnieuw gebruikt worden als onderzoeksmiddel om de ontdekking van nieuwe diagnostische en therapeutische hulpmiddelen met TevENO als doelwit te bewerkstelligen. Gezien de zware socio-economische impact van T. evansi in grote delen van de wereld, verwacht men dat het werk dat hier wordt beschreven een significante bijdrage zal leveren in de strijd tegen dierlijke trypanosomose die door deze parasiet wordt veroorzaakt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sterckx Yann
• Mandaathouder: Li Zeng

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject