Onderzoek Bert Van den Bogerd

Abstract

Deze studie heeft als doel de cornea-op-chip (CoC) te verbeteren, wat een microfluidisch apparaat is in het formaat van een microscopieglaasje. Het bevat acht hoornvliesconstructen die de barrière van het menselijke hoornvlies nabootsen. Het doel is om het huidige prototype te valideren als een pre-klinisch model van het menselijke hoornvlies, met focus op de permeabiliteit van geneesmiddelen en het evalueren van de toxiciteit. Door samen te werken met het Centrum voor Microsysteemtechnologie van de Universiteit Gent, combineren we onze expertise in het kweken van hoornvliesweefsel en microfluïdica met mijn achtergrond in GMP-productie om de prestaties van de CoC te beoordelen. De effectiviteit van het CoC-platform als een model voor geneesmiddelabsorptie wordt nagegaan door het beoordelen van de permeabiliteit van geneesmiddelen. Om mogelijke beperkingen van het CoC model te verbeteren, zal ik de biocompatibiliteit van verschillende biomaterialen onderzoeken om het celgedrag en de doorlaatbaarheid van geneesmiddelen te verbeteren, waarmee de basis wordt gelegd voor de tweede en verbeterde versie van het model. Verder zal ik door middel van multi-omics analyses de interacties tussen cellen en materialen onderzoeken om waardevolle inzichten te verkrijgen. Ten slotte wordt de cornea-op-chip gebruikt om strategieën te identificeren die de hoornvliesbarrière omzeilen via het gebruik van zogenaamde penetration enhancers, om zo de effectiviteit van geneesmiddel afgifte te verhogen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Van den Bogerd Bert
• Mandaathouder: De Vos Evelyne

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Refractieve afwijkingen zijn een verzamelnaam voor problemen met het focussen van licht op het netvlies, veroorzaakt door een afwijkende vorm van het oog en/of het hoornvlies met verminderd zichtvermogen als gevolg. Momenteel worden deze afwijkingen enerzijds gecorrigeerd met brillen of contactlenzen, maar deze oplossingen hebben verschillende nadelen voor patiënten, zoals draagongemak, onvoldoende correctie of (bij contactlenzen) een verhoogd risico op ooginfecties. Anderszijds is er daarom een groeiende trend in refractieve chirurgie voor permanente correctie, variërend van laserbehandelingen tot implantatie van intraoculaire lenzen. Echter, refractieve chirurgie is momenteel invasief, onomkeerbaar en beperkt tot een bepaalde mate van correctie. Wij hebben een nieuwe behandelmethode ontwikkeld die refractieve afwijkingen permanent kan corrigeren op een gepersonaliseerde, niet-invasieve en omkeerbare manier. In een eerder IOF POC DEVELOP-project hebben we onze hypothese op in vitro-niveau bevestigd en in vivo-experimenten gestart. Dit IOF POC LAUNCH-project is bedoeld om een verbeterd in vivo-model met ratten te testen om de veiligheid en functionaliteit van onze verbeterde chemische formulering aan te tonen. Daarnaast wordt een financieel en regulatoir strategisch plan opgesteld om de commerciële haalbaarheid van dit project te vergroten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den Bogerd Bert
• Co-promotor: Koppen Carina

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit innovatiemandaat beoogt het valideren van essentiële materiaaleigenschappen van een innovatief medisch hulpmiddel die essentieel zijn tijdens de operatie, op korte- en lange termijn na de ingreep. In dit project is de focus op basisonderzoek om de voorlopige proof-of-concept verder te ondersteunen. We hebben verschillende kwalificatie- en validatie-experimenten gepland die het product moet ondergaan en zijn gerelateerd aan drie fases: de ingreep zelf, korte termijn van de operatie (de eerste vier weken) en de lange termijn (maanden tot jaren). Verder wordt er ook aan marktonderzoek gedaan op twee vlakken. Er wordt een stappenplan uitgetekend voor de preklinische ontwikkeling van de technologie vanaf de oprichting van de spin- off en een go-to-market strategie wordt samengesteld. Met behulp van een SMART analyse werden vijf parameters geïdentificeerd die cruciaal zijn voor het functioneren van de permanente contactlens: shelf life, sterilisatie, laser impact, omkeerbaarheid en stabiliteit. Deze analyse vormt de basis van de werkpakketten van het basisonderzoek besproken in de projectomschrijving.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Mandaathouder: Van den Bogerd Bert

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het cornea-endotheel is de binnenste laag van het hoornvlies. Een disfunctioneel endotheel leidt tot vertroebeling van de cornea, een veelvoorkomende oorzaak van blindheid wereldwijd en onvermijdelijke leidt tot een hoornvliestransplantatie. Helaas zorgt het wereldwijde donortekort voor zeer lange wachtlijsten. Een farmacologische geneesmiddel om in vivo endotheleelregeneratie van het te stimuleren, is daarom een zeer belovende alternatieve behandeling. Er zijn verschillende limitaties met betrekking tot de traditionele ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen, zoals de hoge kost en lange ontwikkelingstijd. Bovendien, belemmert de anatomie van het hoornvlies de penetratie van geneesmiddelen. Het doel van mijn doctoraat is dan ook om deze beperkingen aan te pakken. Daarom stelt dit project een high throughput biologische screening voor van 'repurposed' geneesmiddelen, d.w.z. de screening van eerder goedgekeurde medicijnen. Bovendien zal deze biologische data dienen om een virtueel screeningsmodel te ontwikkelen en te trainen om aanvullende potentiële geneesmiddelen te voorspellen. De high throughput screenings samen met de karakterisatie en optimalisatie van de fysisch-chemische eigenschappen van de beste hits, zullen leiden tot de identificatie van een "repurposed" geneeesmiddel. Uiteindelijk zal ik deze verbinding met een corneale permeabiliteitsversterker samenbrengen in een inventieve oogdruppel die het hoornvlies kan doordringen en het endotheel effectief kan bereiken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Deben Christophe
• Co-promotor: Van den Bogerd Bert
• Mandaathouder: Witters Charissa

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het corneaal endotheel vormt de binnenkant van het hoornvlies wat kan vergeleken worden met het raam waardoor ons lichaam naar buiten kijkt. Een goede werking van dit corneaal endotheel is essentieel om een transparante cornea te verkrijgen. De huidige consensus is dat corneale endotheelcellen geen significant regeneratievermogen vertonen. Beschadigde of niet functionele cellen kunnen bijgevolg leiden tot corneale blindheid. In dit aspect is stimulatie van het regeneratieve vermogen van corneaal endotheel uitermate belangrijk in de zoektocht naar nieuwe therapiemogelijkheden. Ook voor in vitro biomedisch onderzoek is het opkweken van primair corneaal endotheel een uitermate tijdrovend proces zonder volledige garantie op celexpansie. Als oplossing voor deze problematiek stellen wij in dit project voor om via farmacologische stimulatie het regeneratieve vermogen van corneaal endotheelcellen te stimuleren d.m.v. heroriëntering van beschikbare geneesmiddelen. Tijdens dit project zullen de verschillende moleculen onderworpen worden aan een drieledige (cellulair, subcellulair en moleculair) screening methode, wat zal leiden tot de selectie van een regeneratieve compound voor corneaal endotheel doeleinden. Enerzijds, zullen er specifiek ROCK-inhibitoren getest worden wegens hun potentieel binnen weefselregeneratie. Anderzijds, zullen er geneesmiddel bibliotheken gescreend worden op regeneratieve eigenschappen die bestaan uit diverse geneesmiddelen met gekende activiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Deben Christophe
• Co-promotor: Van den Bogerd Bert

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het hoornvlies is het doorzichtige raam van het oog en bovendien worden oogdruppels vaak gebruikt om geneesmiddelen toe te dienen. In dit project willen we een 3D celcultuur van het hoornvlies maken om geneesmiddelinteractie te modelleren. Eerdere pharmacokinetische en toxicologische studies zijn gebaseerd op simpele 2D monoculturen of op dierproeven die kunnen verschillen van mensen. Om deze redenen is het momenteel moeilijk om accurate voorspellingen te doen tijdens preklinische geneesmiddelstudies. Daarom willen wij een 3D celmodel van het hoornvlies maken dat alle types hoornvliescellen combineert en gekoppeld wordt aan microfluidica om fysiologische vloeistofstromen na te bootsen zoals de traanfilm. Zo reduceren we de nood voor dierproeven terwijl we de in vivo 3D weefselcomplexiteit kunnen nabootsen. De gebruikte materialen (foto-vernetbare biopolymeren) worden in dit project gemaakt en worden in een chip geprint m.b.v. 2PP bioprinting waar cellen tegelijk worden geïntegreerd. De materiaal-celinteractie wordt gedetailleerd in kaart gebracht met moleculaire spectroscopie en de eiwitexpressie van cellen in het 3D construct wordt gemeten met proteomics en vergeleken met die van ex vivo hoornvliezen. TEER, debiet en celviabiliteit worden automatisch gemeten door geïntegreerde sensoren. Het project zal uiteindelijk een proof- of-concept afleveren waar de permeabiliteitscoëfficiënten van generische geneesmiddelen bepaald zullen worden in de geassembleerde 3D cultuurchip.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Van den Bogerd Bert

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De cornea is een barrière die het oog beschermt tegen de buitenwereld en dusdanig de opname van medicijnen bemoeilijkt. Een groot deel van de oogdruppels wordt weggespoeld tijdens instillatie en komt in de systemische circulatie terecht. Dit is extra relevant voor de ouderen, die vaak ook een verhoogde gevoeligheid hebben voor bijwerkingen als gevolg van polyfarmacie en een verlaagde nierfunctie. Daarom moeten nieuwe oogdruppels grondig getest worden om hun werkzaamheid te garanderen en tegelijk de toxiciteit te beperken. Veelbelovende preklinische resultaten worden echter vaak niet bevestigd tijdens het testen op mensen, omdat preklinische corneamodellen een laag voorspellend vermogen hebben. Traditionele 2D celcultuur slaagt er niet in om complexe weefsels zoals de cornea te recapituleren, terwijl diermodellen het menselijk lichaam niet 100% kunnen nabootsen. Organ-on-chips, welke microfluïde chips zijn die kunstmatig weefsel bevatten, hebben het potentieel om de status quo te verbeteren. Hoewel de organ-on-chip technologie zijn verdiensten in bepaalde domeinen al heeft bewezen, staat het in de context van de cornea nog relatief in zijn kinderschoenen Dit projectvoorstel schetst de ontwikkeling van de eerste cornea-on-chip die elke cel laag - epitheel, stroma en endotheel - van het cornea omvat, welke aan de ene kant is blootgesteld aan de fysiologie van een kunstmatige traanfilm en aan de andere kant verbonden is met een kunstmatige voorste oogkamer.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Van den Bogerd Bert
• Mandaathouder: Van Meenen Joris

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Keratoconus is een progressieve aandoening aan het hoornnlies die gekenmerkt wordt voor verdunning van het hoornvlies en een kegelvormige in plaats van een ronde groei. Dit leidt tot slechtziendheid wanneer de ziekte niet behandeld wordt. Er zijn zachte en harde contactlenzen beschikbaar voor correctie van het zicht, maar ze zijn oncomfortabel of niet voldoende sterk wanneer de ziekte verergert. De tweedelijnsbehandeling van deze patiënten bestaat uit het crosslinken van het hoornvlies of een hoornvliestransplantatie, maar er is achteraf vaak nog steeds een corigerende lens nodig om goed te kunnen zien. Wij hebben een nieuwe behandelingsmethode ontwikkeld voor keratoconuspatiënten dat hun zicht permanent kan corrigeren en die daarbovenop niet-invasief én reversibel is. In het vorige IOF POC CREATE project hebben we onze hypothese bevestigd op een in vitro niveau, terwijl we dit in dit IOF POC DEVELOP project de veiligheid en functionaliteit zullen testen in een muis- en konijnmodel, Respectievelijk. Bovendien zullen we een business plan verder finaliseren met de focus op het opstellen van een regulatorische strategie en een kwantitatieve markt analyse.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den Bogerd Bert
• Co-promotor: Ni Dhubhghaill Sorcha

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het corneaal endotheel is de binnenste cellaag in het hoornvlies, het raam van het menselijke lichaam. Deze cellaag is onmisbaar om de doorzichtigheid van dit weefsel te waarborgen. Wanneer zij beschadigd raken, leidt dit tot corneaal oedeem en uiteindelijk een troebel hoornvlies. De enige oplossing voor deze patiënten is de transplantatie van een nieuw endotheel afkomstig van een hoornvlies van een overleden donor. Spijtig genoeg zijn er op dit moment wereldwijd te weinig donorhoornvliezen beschikbaar voor het aantal patiënten in nood. Niet alleen zorgt dit donortekort voor lange wachtlijsten, maar wordt het onderzoek naar onderliggende hoornvliesziektes zwaar belemmerd. Dit komt niet alleen door een lage aanvoer van weefsel, maar ook omdat deze cellen heel moeilijk te kweken zijn. Zo is het mechanisme van veel hoornvliesziektes nog onbekend. In dit project stel ik voor om veel het donortekort en de moeilijke celgroei te omzeilen door het gebruik van reversible immortalization. Dit proces bestaat uit vier verschillende stappen: (1) het inbrengen van verwijderbare genen die celgroei bevorderen, (2) de positieve selectie van getransfecteerde cellen, (3) het uitknippen van deze genen en (4) de negatieve selectie van overblijvende getransfecteerde cellen. In deze oproep voor Kleine Projecten zal ik me focussen de eerste drie stappen om op lange termijn heel dit proces in kaart brengen. Hiervoor zal ik lentivirussen en een transposon systeem uitproberen. Het doel is om het transposon systeem uiteindelijk te gebruiken, maar lentivirale transductie wordt geïncludeerd als positieve controle omdat hier al veel in literatuur over staat beschreven. Nochtans is het transposon systeem hier voordeliger omdat bij het uitknippen van de genen geen sporen in het genoom worden achtergelaten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den Bogerd Bert

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Humaan corneal endotheel reguleert de water huishouding op niveau van het posterieur gedeelte van de cornea waardoor de hydratatie van de cornea wordt gewaarborgd. De dubbele rol van het corneaal endotheel (pompen en hydrateren) is gebaseerd op de "pomp-lekkage hypothese" dat essentieel is voor het waarborgen van de nutritie van het corneaal stroma en voor het behouden van de corneale transparantie in een avasculaire omgeving. In geval van onvoldoende endothellcel activiteit zal de cornea beginnen zwellen en een verminderde transparantie vertonen. Er bestaat geen evidentie over celdeling van de humane endotheelcel in vivo terwijl wel werd vastgesteld dat deze in vitro kunnen delen. Dit zou resulteren in een oplossing voor corneaal weefsel te kort dat dwingend is in de wereld Dit project heeft tot doel na te gaan in hoevere endotheelcel expansie kan verkregen worden in vitro met het kapsel als substraat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Promotor: Tassignon Marie-Jose
• Co-promotor: Zakaria Nadia
• Mandaathouder: Van den Bogerd Bert

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject