Andy Wullaert hoofddocent

Onderzoek Andy Wullaert

Onderzoeksgroep

Expertise

Mijn onderzoeksgroep onderzoekt de functie van cytosolische eiwitcomplexen, genaamd inflammasomen, die een belangrijke rol spelen bij immuunresponsen. Inflammasoom activering gebeurt via een sensoreiwit dat de trigger detecteert, waarna een protease genaamd caspase-1 inflammasoom functies uitvoert. Zowel pathogenen als van de gastheer afgeleide gevaar- en stresssignalen kunnen caspase-1-activiteit van inflammasomen veroorzaken, dat vervolgens zijn substraten verknipt. Deze substraten omvatten Gasdermin D, waarvan het N-terminale fragment vervolgens een lytische vorm van celdood veroorzaakt, genaamd pyroptosis. Deze door inflammasomen veroorzaakte celdoodmodus gaat gepaard met de afgifte van de pro-inflammatoire cytokines IL-1β en IL-18, die beide worden verknipt door caspase-1-activiteit, evenals verschillende andere eiwitten die samen een efficiënte ontstekingsreactie coördineren. Uit de breed vertakte effecten van inflammasoom signalisatie op het onderhouden van de menselijke gezondheid spitst ons onderzoek zich toe op de rol van inflammasoom signalisatie en pyroptose bij infectieziekten en auto-inflammatoire ziekten. Tijdens infecties dragen inflammasomen voornamelijk bij tot de verdediging van de gastheer. Omgekeerd lijden individuen met gain-of-function-mutaties in genen die coderen voor inflammasoomcomponenten aan auto-inflammatoire ziekten. Voor die laatste hebben we verschillende genetische muismodellen tot onze beschikking waarin inflammasomen worden gehyperactiveerd. In de context van infectieziekten onderzoeken we de reacties van inflammasoom signalisatie en pyroptose op verschillende virale, bacteriële en schimmelpathogenen. Door deze muismodellen voor auto-ontsteking en infectie te bestuderen, willen we de cellulaire en moleculaire mechanismen ophelderen hoe inflammasoom geïnduceerde pyroptose de ontwikkeling van auto-inflammatoire ziekten evenals de afweer van de gastheer tegen pathogenen aanstuurt.

Bench-to-bedside onderzoek naar de rol van gereguleerde celdood en barrièredysfunctie bij inflammatie (Infla-Med). 01/01/2026 - 31/12/2031

Abstract

Chronische ontsteking speelt een belangrijke rol in zowel het ontstaan als de progressie van veel ziekten, waaronder, maar niet beperkt tot, hart- en vaatziekten, chronische infecties, kanker en inflammatoire orgaanziekten zoals COPD, MASLD en IBD. Bovendien kunnen acute infecties ook chronische ontstekingen en daarmee gepaard gaande langdurige gevolgen veroorzaken. Aangezien de prevalentie van deze ziekten in westerse samenlevingen toeneemt en ook in andere regio's in opkomst is, kan onderzoek in dit domein een grote maatschappelijke en wetenschappelijke impact hebben. Gereguleerde celdood, barrièredysfunctie en immuunmodulatie zijn belangrijke oorzaken van chronische ontstekingsprocessen (Fig. 1). Er is toenemend bewijs voor een beperkt aantal gemeenschappelijke moleculaire pathways die aan de basis liggen van de regulatie van deze processen, en dus voor een complexe interactie in hun pathofysiologie. In dit opzicht brengt Infla-Med de toonaangevende basis- en translationele onderzoekers van de UAntwerpen in deze drie domeinen samen in een 'bench-to-bedside en terug' consortium. De samenwerking van complementaire krachten heeft wetenschappelijke doorbraken mogelijk gemaakt in ontstekingsgericht onderzoek en heeft bewezen cruciaal te zijn in het aantrekken van samenwerkingen en financiering in dit competitieve onderzoeksdomein. Zo resulteerde de eerste termijn van Infla-Med (2016-2019) in meer dan € 23M aan toegekende financiering met een gemiddeld stabiel succespercentage van 45% sinds 2016. Bovendien hebben we halverwege de tweede termijn van Infla- Med (2020-2022) al hetzelfde bedrag aan competitieve fondsen verworven. In termen van excellentie hebben de hoofdonderzoekers van Infla- Med opmerkelijk succes geboekt bij het verwerven van grote, zeer competitieve fondsen voor interdisciplinair onderzoek op lokaal (BOF-GOA/IMPULS), nationaal (FWO-EOS, SBO, iBOF) en internationaal (ERA.Net, Innovative Medicines Initiative, coördinatie van H2020-MSCA-ITN en HEMSCA- DN projecten) niveau. Dit toont aan dat Infla-Med een zeer goed presterend synergetisch onderzoekskader heeft opgezet met haar hoofdonderzoekers. De volgende termijn van Infla-Med zal zich richten op bijkomende wetenschappelijke doorbraken en het vergroten van onze betrokkenheid bij toonaangevende internationale onderzoeksnetwerken en het verwerven van internationale financiering voor toponderzoek (ERC). Vier belangrijke strategische beslissingen ondersteunen deze ambitieuze doelen voor de volgende fase van Infla-Med.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar de neuro-immunomodulerende rol van gastro-intestinale infecties bij ADNP-geassocieerde autisme-kenmerken. 01/01/2025 - 31/12/2028

Abstract

Autismespectrumstoornissen (ASD) komen voor bij ongeveer 1% van de menselijke bevolking en vertonen een brede waaier aan symptomen, waaronder beperkingen in sociale communicatie, verminderde intellectuele capaciteiten en angstig en repetitief gedrag. Tot op heden is ADNP een van de meest voorkomende genen geassocieerd met ASD (~0,2% van alle ASD-gevallen). Verkorte ADNP-eiwit mutanten veroorzaken een autosomaal dominante autismespectrumstoornis, bekend als het Helsmoortel-Van der Aa syndroom (HVDAS), met sterk variabele klinische kenmerken zoals intellectuele beperking, dysmorfische gelaatstrekken, angstig gedrag en afwijkingen in meerdere orgaansystemen. Bovendien kampen HVDAS patiënten dikwijls met bijkomende aandoeningen, waaronder een verhoogde gevoeligheid voor ontstekingen of gastro-intestinale klachten. Om te begrijpen hoe Adnp-verkortingen dit brede spectrum van klinische ASD-manifestaties teweegbrengen, werd een nieuw genetisch frameshift-mutatie Adnpmut muismodel ontwikkeld in het labo, waarvan de neurologische ASD-kenmerken sterk overeenkomen met waarnemingen bij HVDAS- patiënten. Op basis van preliminaire resultaten bekomen in dit Adnpmut muismodel, vermoeden we dat Adnp-truncatie-mutaties verantwoordelijk zijn voor epigenetische DNA-chromatine schade die inflammasoomreacties activeert die resulteren in hersenontsteking en toename van ASD-symptomen. Gezien de hoge prevalentie van gastro-intestinale problemen bij HVDAS-patiënten met ASD en de mogelijke rol van darm-hersen-ontstekingsreacties bij neurologische aandoeningen, verwachten we dat darmontstekingen de ernst van ASD-symptomen bij Adnpmut muizen doen toenemen. Deze hypothese zal verder worden uitgetest in Adnpmut muizen na opwekken van een darminfectie. Specifiek zullen we 1) De bijdrage van neuro-inflammatie bepalen bij ADNP-ASD-pathologie kenmerken 2) De bijdrage van Aim2-inflammasoom activatiemechanismen bepalen bij ADNP-ASD-pathologie kenmerken 3) De bijdrage van epigenetische DNA chromatine schade bepalen bij ontregeling van Aim2-inflammasoom-activatie bij ADNP-ASD-pathologieën 4) Virale en peptide-gebaseerde therapeutica evalueren om darm-hersen ontstekingreacties te verlichten en ADNP-ASD-symptomen te verbeteren. Ontrafelen hoe gastro-intestinale infecties leiden tot epigenetische DNA-schade en hersenontstekingsreacties die ASD-symptomen kunnen verergeren, zal aanzienlijk bijdragen aan het doorgronden van mogelijke oorzaken voor de sterk variabele ASD gedragskenmerken bij HVDAS-patiënten. Vanuit maatschappelijk oogpunt kan dergelijk proof-of-concept nieuwe inzichten bieden voor clinici evenals voor patiënten die zelf ASD-symptomen willen voorkomen of behandelen via therapeutische behandeling van darm-hersen-ontstekingsreacties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Aangeboren immuunrespons en celdood pathways getriggerd door recente RSV-isolaten in menselijke luchtwegepitheelcellen (hAEC): Ontrafelen van de invloed van inter-virusvariabiliteit op verschillen in ziekte-ernst. 01/11/2024 - 31/10/2025

Abstract

Het respiratoir syncytieel virus (RSV) is een belangrijke oorzaak van luchtweginfecties, die vooral jonge kinderen en ouderen treffen. Waarom RSV bij sommigen leidt tot asymptomatische of milde infecties en bij anderen tot levensbedreigende bronchiolitis, is onduidelijk. Ernstige ziekte wordt veroorzaakt door zowel directe virale aantasting als een overmatige activatie van het immuunsysteem. RSV kan initiële responsen op infectie moduleren, door het omzeilen van aangeboren antivirale immuniteit en het verstoren van celdood pathways. De kennis over hoe RSV interfereert met deze protectieve responsen op infectie en hoe dit zou kunnen bijdragen aan ernstige ziekte is beperkt. De meeste studies gebruiken laboratoriumstammen, die mogelijks belangrijke immuunmechanismen missen en niet representatief zijn voor de huidige stammen. Het is nog niet bekend hoe virusvariabiliteit zou kunnen leiden tot verschillende cellulaire reacties na infectie en of dit verschillen in ziekte-ernst zou kunnen verklaren. Het doel van dit project is om de initiële reacties op RSV-infectie uitgebreid te bestuderen, met de nadruk op aangeboren immuniteit en celdoodroutes, door een unieke bibliotheek van bonafide klinische isolaten en relevante hAEC-culturen te gebruiken. Validatie van de resultaten wordt uitgevoerd met behulp van RSV reverse genetics en de translationele waarde zal worden bevestigd in een set van >100 nasale stalen van RSV-geïnfecteerde zuigelingen met verschillende ziekte-ernst.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

INNATE-GAP: een gevorderd gehumaniseerd muismodel voor het verkleinen van de translationele kloof in onderzoek naar aangeboren immuniteit. 01/10/2024 - 30/09/2028

Abstract

De kloof tussen dier en mens is het grootste obstakel bij het vertalen van preklinisch muis onderzoek naar menselijke geneeskunde. Precies vanwege deze kloof ontwikkelen menselijke aangeboren immuuncellen zich niet in immunodeficiënte NSG-muizen. Omdat in vivo onderzoek naar menselijke aangeboren immuunreacties dus niet mogelijk is, ondervinden biofarmaceutische bedrijven moeilijkheden bij het valideren van preventieve of therapeutische benaderingen voor ontstekingsziekten. Het INNATE-GAP-consortium toonde aan dat zogenaamde NSG-QUAD muizen menselijke myeloïde cellen ontwikkelen en menselijke aangeboren immuniteit cytokines produceren na inflammatoire stimuli. Daarom heeft het INNATE-GAP project tot doel dit gehumaniseerde NSG-QUAD-muismodel te karakteriseren en de technologische gereedheid ervan te valideren voor een versnelde vertaling van preklinisch aangeboren immuniteitsonderzoek naar de mens, en voor het evolueren naar gepersonaliseerde geneeskunde. Ten eerste zullen we de cellulaire samenstelling en functionele capaciteit van het menselijke aangeboren immuunsysteem in NSG-QUAD-muizen bestuderen om hun toepasbaarheid te bepalen voor onderzoek naar ontstekingsziekten en voor gepersonaliseerd testen van medicijnen. Ten tweede zullen mRNA-vaccinatie en immuungemedieerde leverziekte dienen als voorbeelden waarin we inflammatoire reacties van mensen en gehumaniseerde NSG-QUAD muizen zullen vergelijken. Dit zal de mens-voorspellende kracht van gehumaniseerde NSG-QUAD muizen definiëren voor translationeel onderzoek, en kan kandidaat-biomarkers en/of therapeutische doelwitten identificeren. INNATE-GAP zal dus een beter vertaalbaar gehumaniseerd muismodel opleveren dat waardevol is voor bedrijven actief in ontstekingsziekten, evenals kandidaat-biomarkers en/of -doelwitten voor bedrijven die actief zijn in mRNA vaccinatie of leverziektes. Onze valorisatiestrategie is daarom gericht op R&D samenwerkingen en/of licentieovereenkomsten met leden van onze adviesraad.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar de mechanismen waarmee verhoogde lineaire ubiquitinering in myeloide cellen inflammasoom signalisatie alsook de verdediging tegen inflammasoom-activerende pathogenen beïnvloedt. 01/01/2024 - 31/12/2027

Abstract

Lineaire ubiquitine ketens zijn tags die kunnen worden bevestigd en ook weer verwijderd van een eiwit. Dit laatste wordt uitgevoerd door het eiwit OTULIN. Cellen zonder OTULIN accumuleren bijgevolg lineair geubiquitineerde eiwitten en dit veroorzaakt ontstekingen bij muizen en bij mensen. Wij konden aantonen dat remming van inflammasomen - eiwitcomplexen die de secretie van inflammatoire cytokines regelen - een mechanisme is waarmee OTULIN ontstekingen verhindert. Dit project wil begrijpen hoe OTULIN inflammasomen op moleculair niveau afremt en wat de impact ervan is op de afweer tegen infecties. Ten eerste, gezien Nlrp3 inflammasoom activering in OTULIN-deficiënte macrofagen werd veroorzaakt door verhoogde necroptotische celdood, zullen we onderzoeken welke lineair geubiquitineerde eiwitten necroptose in deze cellen moduleren. Ten tweede, gezien ook Pyrin inflammasoom activering wordt versterkt in OTULIN-deficiënte macrofagen, willen we de celdoodmodus en de OTULIN-doeleiwitten identificeren die verantwoordelijk zijn voor Pyrin activering in deze cellen. En ten derde zullen we onze ex vivo macrofaag bevindingen uitbreiden door te onderzoeken hoe de inflammasoom activerende effecten van myeloïde OTULIN-deficiëntie de respons van muizen tegen Nlrp3- of Pyrine-activerende pathogenen beïnvloeden. Dit fundamentele onderzoeksproject zal dus onderzoeken hoe de moleculaire wisselwerking tussen OTULIN en inflammasomen in myeloïde cellen ontstekings- en infectiereacties beïnvloedt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Ontrafelen van de celtype specificieke mechanismen waardoor Gasdermin D-gemedieerde celdood ontsteking veroorzaakt na activering van het Nlrp3 inflammasoom. 01/11/2023 - 31/10/2025

Abstract

Activerende mutaties in het Nlrp3 inflammasoom veroorzaken de auto-inflammatoire 'cryopyrine-geassocieerde periodieke syndromen' (CAPS). Het selectief tot expressie brengen van een CAPS-geassocieerde Nlrp3 mutant in macrofagen of neutrofielen resulteert in ernstige ontstekingen bij muizen. Hoewel het geweten is dat Nlrp3 activering lytische celdood veroorzaakt doordat Gasdermin D (GSDMD) poriën vormt in het celmembraan, zal ik de celtype-specifieke mechanismen onderzoeken waarmee GSDMD-gemedieerde celdood in macrofagen of neutrofielen bijdraagt tot CAPS in muizen. Met behulp van muizen die de Nlrp3 mutant selectief tot expressie brengen in macrofagen of neutrofielen zal ik onderzoeken hoe verschillende celdood vormen de Nlrp3-geïnduceerde secretie van pro-inflammatoire factoren controleren. Daarnaast zal ik nagaan hoe GSDMD-afhankelijke celdood in macrofagen of neutrofielen leidt to verschillende inflammatoire serum profielen, en wil ik nieuwe inflammatoire mediatoren identificeren die worden geproduceerd na Nlrp3 mutant expressie in deze celtypes. Tenslotte zal ik met een genetische proof-of-principle benadering de werkzaamheid en veiligheid van GSDMD inhibitie evalueren als een mogelijke toekomstige behandeling voor CAPS. Het onderzoeken van de celtype-specifieke mechanismen waarmee GSDMD-gemedieerde celdood Nlrp3-geïnduceerde CAPS aandrijft, zal ons helpen begrijpen hoe Nlrp3-geïnduceerde celdood verschillende andere ontstekingsziekten reguleert.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar de rol van inflammasoom geïnduceerde pyroptose in viscerale leishmaniasis in muizen. 01/10/2022 - 30/09/2026

Abstract

Het Nlrp3 inflammasoom is een eiwitcomplex dat reageert op microbiële structuren die leiden tot de activering van een protease genaamd caspase-1 dat een vorm van celdood induceert die pyroptosis wordt genoemd. Deze celdoodmodus vergemakkelijkt de secretie van de pro-inflammatoire cytokines IL-1β en IL-18 die bijdragen aan het opstarten van efficiënte ontstekingsreacties tegen infecties. Leishmaniasis is een belangrijke verwaarloosde parasitaire ziekte die wordt veroorzaakt door Leishmania-soorten en die kan leiden tot een breed scala aan klinische manifestaties, variërend van huid- en mucocutane ontsteking tot dodelijke viscerale leishmaniasis (VL). Waarnemingen in muismodellen toonden een betrokkenheid aan van Nlrp3 inflammasoom signalering bij cutane leishmaniasis, en patiënt observaties toonden aan dat de door het inflammasoom gegenereerde cytokines IL-1β en IL-18 correleren met de ernst van VL. Echter, het effect van stroomafwaartse Nlrp3-geïnduceerde pyroptose op de meer ernstige VL ziekte is nog niet onderzocht. Bovendien toonden recente waarnemingen aan dat verschillende VL parasieten verschillende infectie vermogens vertoonden in verschillende celtypen en in verschillende stadia van de infectie, wat suggereert dat pyroptose een van de intracellulaire afweermechanismen van de gastheer zou kunnen zijn die de overleving en verspreiding van parasieten controleren. Daarom willen we in dit project onthullen hoe Nlrp3-geïnduceerde pyroptose VL bij muizen beïnvloedt. Meer specifiek zullen we trachten te onthullen in welke celtypes VL-parasieten pyroptose induceren, evenals de in vivo functie van pyroptose tijdens een VL relapse model bij muizen. Daarnaast zullen we trachten te onthullen hoe pyroptose correleert met de in vivo infectiekinetiek van VL-parasieten tijdens pathogenese, en hoe deze vorm van celdood op zijn beurt de parasiet beïnvloedt. Op de lange termijn kan dit project het ontwerpen van betere celtype- en ziektestadiumspecifieke VL-behandelingen vergemakkelijken. Bovendien zal het in kaart brengen van de capaciteiten van verschillende myeloïde celtypen voor het ondergaan van pyroptose tijdens VL algemene kennis genereren met implicaties die verder gaan dan parasitaire infecties, zoals bij andere soorten infecties en bij ontstekingsziekten die verband houden met activering van het inflammasoom.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Studie naar de cel-cel interacties die familiale mediterrane koorts veroorzaken. 01/01/2022 - 31/12/2025

Abstract

'Familiale Mediterrane Koorts' (FMK) is een auto-inflammatoire ziekte veroorzaakt door mutaties in het gen dat codeert voor Pyrin. FMFgeassocieerde Pyrin mutanten veroorzaken ongepaste inflammasoom activering waardoor buitensporige aanmaak van Interleukin (IL)-1β koortsaanvallen, gewrichtspijn, buikpijn en huidontsteking veroorzaakt bij FMF-patiënten. Wij willen de cellulaire interacties blootleggen waarmee inflammasoom- en IL- 1β-geïnduceerde signaalroutes auto-inflammatie in FMF aandrijven. We zullen op een genetische manier hetzij IL-1β-productie hetzij IL- 1β-responsen op een celtype specifieke manier uitschakelen in een FMF muismodel, waardoor we deze cellulaire drijfveren van FMFgerelateerde auto-inflammatie bij muizen zullen identificeren. Tegelijkertijd zullen we transcriptomen en celoppervlakte-eiwitten van individuele cellen in deze FMF-muizen profileren. Dit zal specifiek de genexpressieprogramma's onthullen van cellen die de IL-1β-receptor op hun oppervlak vertonen. Verder zullen we inflammasoomactivering en IL-1β-stimulatie-experimenten uitvoeren die respectievelijk IL-1β-producerende en IL-1β-reagerende immuuncellen zullen identificeren uit FMF-patiënten. Cellulaire inzichten in hoe inflammasomen en IL-1β samenwerken om autoinflammatie aan te drijven kan verbeterde celtype specifieke therapeutische benaderingen mogelijk maken voor FMF, en kan kennis opleveren die zal helpen om andere inflammasoom- en IL- 1β-aangestuurde ontstekingsziekten beter te begrijpen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Uitermate veelzijdige real-time live-celbeeldvorming voor onderzoek naar infectieziekten en ontstekingen. 01/06/2022 - 31/05/2024

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)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject