Onderzoeksgroep
Expertise
Dr. Bart Cuypers (Msc. 2013, PhD 2018) is FWO post-doc and a bioinformatics scientist who uses multi 'omic and machine learning methods to unravel the molecular biology and drug-resistance mechanisms of pathogens, as well as their host responses. Currently, his post-doctoral at the interface the Adrem Data Lab (University of Antwerp, Antwerp, Belgium). Bart Cuypers has a background in biology (BSc) and cell- and systems biology (MSc). During his PhD, he studied the functional impact and adaptive role of aneuploidy and gene copy number variation in the protozoan parasite Leishmania, a pathogen of which the molecular biology is still elusive. As such, he worked on the collection, analysis, integration and interpretation of (epi-) genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics data over a wide array of genetic backgrounds, life stages and resistance profiles. As such, he has both wet-lab and computational experience. His post-doc focussed on unravelling the (poorly characterised) post-transcriptional regulatory chain of Leishmania by integration of third generation sequencing data (PacBio) with ribosome profiling and proteomics. Bart Cuypers has obtained several competitive grants and fellowships. Firstly, he has started his career with an FWO Aspirant fellowship (2013) and later continued with and FWO post-doc fellowship (2018). To strengthen his post-doc project, he has obtained additional BOF funding (BOF KP, 2019) as well as an FWO credit for post-docs (2020) and a credit for a long research stay abroad at the Notredame Lab (7 months, 2019-2020). He is co-promotor the SB fellowship of Katlijn de Meulenaere (2019) that investigates Plasmodium vivax reticulocyte invasion pathways and ligand candidates using a multi-omic approach. Finally, he obtained an award from the UA research council for promising young researchers (2015). In total this accounts to more than 660 000 euro in acquired funding. As a bioinformatics enthusiast and strong supporter of interdisciplinary research Bart Cuypers has a leading role in the International Society for Computational Biology Student Council (Executive team, treasurer) a global network of more than 2000 master students, PhD students and young post-docs that are passionate about computational biology. He is one of the main organisers of the International Society for Computational Biology Student Council webinar programme (ISCB Academy). Further, Bart is involved in several research consortia, such as BIOMINA (Biomedical Informatics Research Network, Antwerp, steering committee member) and the Tuberculosis ‘Omics Research Consortium (TORCH). He also represents the Institute of Tropical Medicine (ITM) in the CalcUA Supercomputer User Board, is member of the academic council at ITM and Faculty of Science Faculty Board at UA. Keywords: Systems Biology, Multi 'omics, Data Mining, Molecular Biology, Molecular Parasitology.
Een framework om de epitoop hiërarchie en het ingewikkelde repertoire van de menselijke T cel respons in kaart te brengen voor viscerale leishmaniasis.
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)
- Promotor: Laukens Kris
- Co-promotor: Cuypers Bart
- Mandaathouder: de Vrij Nicky
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Het ontrafelen van de link tussen HLA-presentoom en de verschillende klinische presentaties van cutane leishmaniasis met Nanopore HLA genotypering.
Abstract
Infectie met Leishmania parasieten kan een divers spectrum aan klinische manifestaties veroorzaken. Deze kunnen gaan van diverse cutaneuze presentaties tot een dodelijke viscerale ziekte, elk geassocieerd met een specifieke set van Leishmania species. Tot nu toe is onze kennis over de gastheer-pathogeen interacties achter dit divers klinische spectrum erg beperkt. In ons recente werk hebben we een link aangetoond tussen het HLA-genotype en de susceptibiliteit om leishmaniasis te ontwikkelen. Daarom stellen we in dit project de hypothese naar voor dat differentiële T cel antigeen presentatie - gedreven door HLA diversiteit - een belangrijke mechanisme zou kunnen zijn voor de ontwikkeling van verschillende klinische presentaties van leishmaniasis. Specifiek wil dit project ontrafelen of en hoe differentiële antigeen presentatie en HLA diversiteit geassocieerd is met de verschillende cutaneuse presentaties van de ziekte. Concreet zal het project gebruik maken van Oxford Nanopore sequencing voor HLA genotypering met state-of-the-art in silico antigen presentatie predicties. Stalen zullen afgenomen worden van Ethiopische patiënten geïnfectreerd met L. aethiopica, omdat deze soort alle verschillende vormen cutaneuze leishmaniasis kan veroorzaken.Onderzoeker(s)
- Promotor: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Analyseren en vergelijken van het menselijke immunopeptidome van Leishmania over het klinische spectrum.
Abstract
Infectie met de Leishmania-parasiet kan leiden tot een breed spectrum van klinische presentaties, variërend van diverse cutane presentaties (plaatselijk, mucocutaan, verspreid) tot een dodelijke systemische ziekte (viscerale leishmaniasis). Toch blijven de onderliggende factoren die dit ziektespectrum aansturen grotendeels onbekend. Hoewel Leishmania een verplichte intracellulaire parasiet is die overleeft in het fagolysosoom van belangrijke antigeenpresenterende cellen, blijft het grotendeels onontgonnen of de complexe interactie tussen gastheer en parasiet zich vertaalt in een veranderd netto-effect op het door MHC gepresenteerde peptidoom naar T-cellen (waardoor een differentieel antigeen ontstaat) -specifiek T-celrepertoire), en of en hoe dit verband houdt met bepaalde ziektepresentaties met duidelijke immunopathologische patronen. Hoewel er pogingen zijn gedaan in muizenmodellen, zijn er vaak tegenstrijdige gegevens gevonden tussen experimentele in vivo modellen, in vitro instellingen en patiënten met betrekking tot de immuunrespons van de gastheer na Leishmania-infectie. Door een nieuwe high-throughput MS-gebaseerde methode toe te passen op een unieke set weefselmonsters van patiënten, willen we de eerste uitgebreide screening van het antigene repertoire uitvoeren en onderzoeken of en hoe dit verschilt tussen in vitro en in vivo omstandigheden, bloed en weefsel compartimenten, en over de klinische presentaties.Onderzoeker(s)
- Promotor: Baggerman Geert
- Co-promotor: Cuypers Bart
- Co-promotor: Meysman Pieter
- Co-promotor: Pepermans Elise
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Het ontrafelen van de post-transcriptionele regulatieketen in Leishmania door multi'omic integratie.
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)
- Promotor: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
De rol van alternative trans-splicing in mRNA abundantieregulatie van Leishmania.
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)
- Promotor: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Een studie van de plasmodium vivax reticulocyt invasie-pathways en ligand kandidaten, met speciale aandacht voor de veelbelovende PvTRAg en PvRBP multigen families.
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)
- Promotor: Laukens Kris
- Co-promotor: Cuypers Bart
- Mandaathouder: De Meulenaere Katlijn
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Een multi-omic benadering om gendosering in Leishmania te karakteriseren.
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)
- Promotor: Laukens Kris
- Co-promotor: Dujardin Jean-Claude
- Mandaathouder: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Studie naar de oorzaak van leishmaniasis recidief na behandeling met miltefosine via untargeted proteomics.
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)
- Promotor: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Een systeembiologische studie voor een diepgaand inzicht in de ontwikkeling en adaptatie van Leishmania donovani.
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)
- Promotor: Dujardin Jean-Claude
- Co-promotor: Laukens Kris
- Mandaathouder: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Een systeembiologische studie voor een diepgaand inzicht in de ontwikkeling en adaptatie van Leishmania donovani.
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)
- Promotor: Dujardin Jean-Claude
- Co-promotor: Laukens Kris
- Mandaathouder: Cuypers Bart
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject