Onderzoek Carina Koppen

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

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

Eén van de lagen in het hoornvlies is het endotheel. Dit is een monolaag van corneale endotheelcellen (CEnCs) dat voor de doorzichtigheid van het hoornvlies zorgt. Bepaalde ziektes kunnen schade toebrengen aan deze monolaag wat kan leiden tot visuele beperkingen of zelfs blindheid. Cornea-afwijkingen is de vierde meest voorkomende oorzaak van blindheid wereldwijd en treft meer dan 10 miljoen mensen. De behandeling omvat een hoornvliestransplantatie maar er is een nijpend tekort aan donor weefsel. Er is maar 1 donorhoornvlies beschikbaar voor 70 patiënten. Het doel van dit PhD voorstel is om de huidige problemen veroorzaakt door dit donortekort te verhelpen door een geschikt implantaat te ontwikkelen dat onafhankelijk is van de beschikbaarheid van donor weefsel en het endotheel kan regenereren. Daarvoor zullen we membranen produceren waarop we gekweekte CEnCs zullen uitzaaien waarna het implantaat in het hoornvlies geïmplanteerd kan worden en de transparantie zal verzekeren. Om een cel-interactieve en transparante draagstructuur te ontwikkelen dat sterk genoeg is voor de implantatie zullen meerdere benaderingen onderzocht en vergeleken worden. Membranen bestaande uit één of twee lagen zullen geproduceerd worden. Gemodificeerd gelatine zal zorgen voor de cel interactiviteit terwijl poly(D,L-lactide) en poly(styrenemaleïnezuuranhydride) geselecteerd werden voor hun structurele integriteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina

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

Het oog is een biologisch weefsel met optische en biomedische eigenschappen die bepalen hoe het oog licht refracteert, dat licht op het netvlies focust en die focus dynamisch kan veranderen over een reeks afstanden. Deze indrukwekkende flexibiliteit is het resultaat van de delicate manier waarop de mechanische eigenschappen van het oog de optiek zeer nauwkeurig beïnvloeden. Deze eigenschappen variëren aanzienlijk van persoon tot persoon en kunnen in de loop van de tijd veranderen als reactie op visuele eisen, maar ook door ooggroei, veroudering en pathologie. De oorsprong van deze biomechanische veranderingen in de loop van de tijd wordt echter zeer slecht begrepen en wijst op een behoefte aan antwoorden, gezien de toename van de levensverwachting en de maatschappelijke vraag naar hoogwaardige visie. Om deze problemen aan te pakken, presenteren we de eerste Europese samenwerking die een groep wetenschappers samenbrengt die werken aan de optica en biomechanica van het oog, die een breed scala aan disciplines en vaardigheden bestrijken. Dit zeer interdisciplinaire consortium zal ook een trainingsnetwerk creëren om jonge onderzoekers de kans te geven om te leren van gerenommeerde experts op het gebied van oogoptomechanica, hun leerervaringen te delen en te profiteren van stages in universiteiten, ziekenhuizen en de industrie. Dit geeft hen een brede en nieuwe vaardigheid om hun onderzoek te vertalen naar wetenschappelijke, industriële of klinische toepassingen, zoals een nieuwe generatie intraoculaire implantaten voor staaroperaties, biologisch relevante oogmodellen die het oog op elke leeftijd nabootsen, en nieuwe behandelingstherapieën. die refractieafwijkingen kunnen beheersen, verminderen of uiteindelijk voorkomen. Deze verwachte innovaties zullen leiden tot verregaande en baanbrekende vorderingen om ons begrip van de onderlinge relatie tussen oculaire optica en biomechanica te vergroten. Hieruit zullen de jonge onderzoekers tevoorschijn komen met multidisciplinaire, veelzijdige vaardigheden, zeer inzetbaar zijn, in staat zijn om tekorten aan vaardigheden aan te pakken, leiders zijn in vision science en pionieren in nieuwe industrieën in optisch ontwerp en modellering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Rozema Jos

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De stijgende prevalentie van oogziekten en onze toenemende levensverwachting heeft de vraag naar oogheelkundige therapieën versneld. Hoewel er een duidelijke markt is voor nieuwe oogheelkundige geneesmiddelen, moeten deze geneesmiddelen ook veilig zijn. Er zijn twee standaardbenaderingen voor preklinische drugstests; 1) de in vitro benadering waarbij menselijke cellen of cellijnen voornamelijk op plastic worden getest, en 2) in vivo diermodellen van specifieke ziekten. Geen van deze benaderingen is ideaal, aangezien beide aanzienlijk afwijken van de echte menselijke in vivo status en de natuurlijke omgeving van de hoornvliescellen. Bovendien kunnen bijwerkingen optreden bij de patiënten die niet in vitro of in vivo in de diermodellen zijn opgetreden maar wel verwoestende gevolgen voor de patiënten kunnen hebben . Organ-on-chip (OoC)-technologie is een opkomende biomedische discipline die een driedimensionale dynamische weefselomgeving wil vormen om de menselijke fysiologie beter te modelleren. OoC is voortgekomen uit de computertechnologie en heeft als doel de kleinst mogelijke functionele eenheid te reproduceren die de chemische, mechanische en functionele aspecten van menselijke organen vertegenwoordigt. Dit op microfluïde celkweekchips waar meerdere menselijke celtypen samen kunnen groeien en op elkaar inwerken zoals in het weefsel. Het potentieel van OoC in de oogheelkunde, en met name het hoornvlies, is nog niet ten volle benut. Het hoornvlies is van uitgesproken farmacologisch belang, omdat de meeste oculaire medicijnen als oogdruppel worden toegediend. Huidige oftalmologische in vitro modellen zijn beperkt tot slechts één of twee lagen van het hoornvlies. In werkelijkheid is het hoornvlies een zeer complex 'orgaan' bestaande uit vijf lagen, die elk een zeer specifieke fysiologie en functionele rol hebben. OoC-technologie maakt het mogelijk om een echte cornea-on-a-chip te maken, inclusief elke hoornvlieslaag, waarbij de natuurlijke staat zo dicht mogelijk wordt benaderd. De transparantie van het hoornvlies is het gevolg van het complexe samenspel tussen de cellen en de omliggende ondersteunende structuren. Wanneer een van de lagen is aangetast, beïnvloedt dit rechtstreeks de integriteit van het hoornvliesstelsel, wat mogelijk kan leiden tot cellulaire schade of celdood, wat op zijn beurt direct invloed heeft op het gezichtsvermogen. Elke laag van het hoornvlies speelt een rol in het geneesmiddelabsorptieproces. De epitheellaag van het hoornvlies is lipoïdaal van aard en fungeert als de eerste weefselbarrière voor medicijnabsorptie. Anderzijds is het stroma hydrofiel en omvat 90% van de dikte van het hoornvlies. Het endotheel is de binnenste laag, een barrière die stroma scheidt van voorkamervocht. Deze laag helpt de transparantie te behouden dankzij het pomp- en lekmechanisme dat het stroma in een relatief gedehydrateerde toestand houdt. Naast problemen met betrekking tot de absorptie van de geneesmiddelen, vermindert de metabolisatie door corneale enzymen ook de biologische beschikbaarheid van geneesmiddelen. De werking van de drie hoornvlieslagen zorgt voor homeostase en dus transparantie. De medicijnen om ooggerelateerde aandoeningen te behandelen, evenals postoperatieve medicatie (hypotensieve druppels, antibiotica, mydriatica en ontstekingsremmende medicijnen) worden lokaal aangebracht en moeten door het hoornvlies reizen waar ze off-target schade kunnen veroorzaken. Het hoornvliesmodel dat in dit project wordt voorgesteld omvat de drie belangrijke hoornvlieslagen: epitheel, stroma en endotheel. In bestaande in vitro modellen wordt meestal alleen het epitheel en in zeer weinig gevallen een deel van het stroma opgenomen. Het doel van het project is een proof-of-concept te leveren voor de productie en de validatie van een cornea-on-chip-model van het complete menselijke hoornvlies inclusief alle cellagen, dat de fysiologische omgeving precies nabootst om menselijk hoornvlies zo goed mogelijk te benaderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Mandaathouder: Van Meenen Joris

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het corneale endotheel bekleedt de binnenkant van het hoornvlies, wat beschouwd kan worden als het raam waardoor we naar buiten kijken. Wanneer deze cellaag niet meer functioneert, leidt dit tot een pijnlijke blindheid die enkel opgelost kan worden door transplantatie van een nieuw donor-endotheel. Momenteel wordt corneale endotheeltransplantatie gelimiteerd door een wereldwijd donortekort en daarom proberen onderzoekers sinds jaren een artificieel weefsel te maken om meer blinde patiënten te behandelen en wachtlijsten drastisch te verkorten. In mijn doctoraatsproject stel ik voor om een membraan te ontwikkelen dat de in vivo groei van deze cellen zal stimuleren. Het membraan bevat geen cellen, maar is bedekt met geometrische patronen die 2 verschillende functies uitvoeren. Enerzijds zal hun vorm eenrichtingsverkeer van endotheelcellen stimuleren om sneller hun barrièrefunctie te herstellen. Anderzijds bevatten deze patronen een inhoud die specifiek wordt opgenomen wanneer de cellen er overheen groeien. Ik onderzoek 2 opties voor deze inhoud, namelijk groeifactoren of exosomen die gesecreteerd worden door stamcellen. Uiteindelijk zal ik een dierstudie uitvoeren in konijnen om de doeltreffendheid te bepalen. Het voordeel hier is dat dit als een kant-en-klaar product gefabriceerd kan worden dat veiliger is dan celtherapie of transplantatie aangezien hier geen cellen getransplanteerd worden en bovendien aangepast kan worden voor gebruik in andere medische disciplines.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Ni Dhubhghaill Sorcha
• Mandaathouder: Vercammen Hendrik

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het humane oog heeft zijn specifieke kenmerken voor wat het afweermehansime betreft maar ook voor wat de integriteit van de fysiologie van het oog betreft. Het oculair oppervlak is echter niet beschermd door een gekeratiniseerde epitheelcellen laag tegen infectie of andere agressie. Dit is voor evidente redenen: het vrijwaren van de transparantie van het oog.De cornea heeft zijn eigen afweermechanisme maar de stuctuur die de belangrijkste rol speelt voor hebt bewaren van de integriteit van de oogbol oppervlakte is de conjunctiva. Dit is een dun, transparant doch gevasculariseerd muceus membraan dat de oogbol bedekt door ligt op een beschermend kapsel dat het kapsel van Tenon wordt genoemd.. In geval dit membraan drastisch wordt vernietigd door trauma of verbranding of iatrogeen, kan de integriteit van de oogbol in het gedrang komen door litteken weefsel met oculaire droogheid, verstoorde traanfilm en uiteindelijke corneal ulceraties en eventuele cornela blindheid. De behandeling van deze oculat-re complicaties is vrij uitdagend. Bij milde vormen volstaan artificiële traanvocht substituanten. Bij litteken weefsel, kunnen deze worden weggenomen. Bij belangrijke necrose is transplantatie van conjunctiva van het contralaterale oog een optie. er zullen steeds gevallen zijn waarbij de schade te belangrijk is en waarbij elke benadering tekort schiet. In deze gevallen is een transplantatie van een ex vivo samengesteld complex een oplossing kunnen zijn. In dit project is het ook de bedoeling om een cellulaire aangerijkte substraat te maken in het laboratorium dat gebruikt kan worden als substituant voor het humane conjunctivaal weefsel. De primaire samenstelling van het membraan zou bestaan uit synthetische, samenvoegende collageen-achtige hydrogel peptiden dat een substraat vormt voor humane gederiveerde cellen, vrij van dieren afgeleide producten. Op die wijze pogen we een veilige en functionele conjunctiva te maken dat zich optimaal kan integreren in de nieuwe oculaire omgeving. Deze complexe de novo gemaakte membranen zullen in vitro getest worden op hun cellulaire karakteristieken en zal gekeken worden naar hun mogelijkheid om infectie af te weren (epitheliale eigenschappen), om mucine te produceren (gobblet cell activiteiten) en stem cell karakteristieken (epitheel te hernieuwen).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Mandaathouder: Van Acker Sara

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Oogziekten zijn wereldwijd verantwoordelijk voor een enorme economische last, maar worden ook geassocieerd met een drastische vermindering van de kwaliteit van leven. Sommige van deze ziekten hangen samen met het verlies van transparantie van het venster van het oog, namelijk het hoornvlies. Het hoornvlies is het buitenste deel van het oog en bestaat uit 3 verschillende cellagen. De binnenste laag, het corneale endotheel, handhaaft kritische cornea-hydratatie. Door veroudering, ziekte of trauma kan deze cellaag zodanig worden beschadigd dat het hoornvlies opzwelt en zijn transparantie verliest, wat leidt tot blindheid. Momenteel bestaat de enige behandeling uit volledige of gedeeltelijke transplantatie van een donorhoornvlies. Helaas voldoet het aanbod veruit niet aan de vraag, omdat slechts 1 donor beschikbaar is per 70 patiënten. Om deze beperking te ondervangen, heeft het huidige project tot doel een synthetisch alternatief te ontwikkelen dat de efficiënte transplantatie van gezonde cellen naar de plaats van weefseldefecten mogelijk maakt. Hiertoe zullen biologisch afbreekbare membranen worden ontwikkeld met behulp van een combinatie van slimme polyesters met vormgeheugeneffecten, in combinatie met gelatinederivaten die de cellulaire omgeving nabootsen. Deze dragers zullen worden bezaaid met cellen, om transplantatie naar de plaats van het weefseldefect mogelijk te maken. Bovendien zullen de membranen diepgaand worden geanalyseerd, zowel voor mechanische eigenschappen als in vitro gedrag voorafgaand aan in vivo dierstudies. Idealiter zou aan het einde van het project het ontwikkelde membraan klaar moeten zijn voor klinische trials.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dutch Title: Weefselonderzoek naar conjunctivale regeneratie: Introductie van een substraat opgebouwd uit zelf-organiserende collageen-gelijkende-peptiden voor de expansie van humane conjunctivale cellen in xeno- vrije en serum-vrije cultuurcondities. Het humane oog heeft zijn specifieke kenmerken voor wat het afweermehansime betreft maar ook voor wat de integriteit van de fysiologie van het oog betreft. Het oculair oppervlak is echter niet beschermd door een gekeratiniseerde epitheelcellen laag tegen infectie of andere agressie. Dit is voor evidente redenen: het vrijwaren van de transparantie van het oog.De cornea heeft zijn eigen afweermechanisme maar de stuctuur die de belangrijkste rol speelt voor hebt bewaren van de integriteit van de oogbol oppervlakte is de conjunctiva. Dit is een dun, transparant doch gevasculariseerd muceus membraan dat de oogbol bedekt door ligt op een beschermend kapsel dat het kapsel van Tenon wordt genoemd.. In geval dit membraan drastisch wordt vernietigd door trauma of verbranding of iatrogeen, kan de integriteit van de oogbol in het gedrang komen door litteken weefsel met oculaire droogheid, verstoorde traanfilm en uiteindelijke corneal ulceraties en eventuele cornela blindheid. De behandeling van deze oculat-re complicaties is vrij uitdagend. Bij milde vormen volstaan artificiële traanvocht substituanten. Bij litteken weefsel, kunnen deze worden weggenomen. Bij belangrijke necrose is transplantatie van conjunctiva van het contralaterale oog een optie. er zullen steeds gevallen zijn waarbij de schade te belangrijk is en waarbij elke benadering tekort schiet. In deze gevallen is een transplantatie van een ex vivo samengesteld complex een oplossing kunnen zijn. In dit project is het ook de bedoeling om een cellulaire aangerijkte substraat te maken in het laboratorium dat gebruikt kan worden als substituant voor het humane conjunctivaal weefsel. De primaire samenstelling van het membraan zou bestaan uit synthetische, samenvoegende collageen-achtige hydrogel peptiden dat een substraat vormt voor humane gederiveerde cellen, vrij van dieren afgeleide producten. Op die wijze pogen we een veilige en functionele conjunctiva te maken dat zich optimaal kan integreren in de nieuwe oculaire omgeving. Deze complexe de novo gemaakte membranen zullen in vitro getest worden op hun cellulaire karakteristieken en zal gekeken worden naar hun mogelijkheid om infectie af te weren (epitheliale eigenschappen), om mucine te produceren (gobblet cell activiteiten) en stem cell karakteristieken (epitheel te hernieuwen).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Tassignon Marie-Jose
• Mandaathouder: Van Acker Sara

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Keratitis of hoornvliesontsteking is een veelvoorkomende oogziekte. Enkel een biopsie kan toelaten om de onderliggende oorzaak vast te stellen (Gorski et al., 2015) die kan variëren van een infectueuze oorzaak (door bijvoorbeeld virussen, bacteriën , schimmels of parasieten ) of mechanische schade (bijvoorbeeld het dragen van lenzen) tot een niet- infectueuze oorzaak (bijvoorbeeld vitamine A deficiëntie). Momenteel is er geen gestandaardiseerd instrument voor het nemen van een hoornvlies biopsie en worden zij doorgaans uitgevoerd met behulp van een scalpel of naaldbiopsie. Hierdoor wordt de kwaliteit van de biopsie bepaalt door de kunde van de arts. Uit angst om het oog te beschadigen wordt vaak te weinig weefsel weggesneden, waardoor een diagnose niet mogelijk is. Als een gevolg hiervan worden hoornvlies biopsies vaak uitgesteld en ontstekingen behandeld met breedspectrum antibiotica ervan uitgaande dat de ontsteking een bacteriële oorzaak heeft. Een vertraging in het verstrekken van een optimale behandeling van Keratitis kan leiden tot littekens in het cornea, vertroebeling van het cornea en hoornvliestransplantatie. Collaboratief onderzoek tussen het Universitair Ziekenhuis Antwerpen, Centrum voor Celtherapie en Regeneratieve geneeskunde en de groep productontwikkeling zal leiden tot de ontwikkeling van een standaard tool voor het nemen van een biopsie van het hoornvlies waarbij de veiligheid van de patiënt gegarandeerd wordt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Bruyne Guido
• Co-promotor: Jacoby Alexis
• Co-promotor: Koppen Carina
• Co-promotor: Zakaria Nadia

Onderzoeksgroep(en)

• Productontwikkeling

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

Abstract

Tijdens dit doctoraatsproject willen we een beter inzicht verwerven in de pathofysiologie van keratoconus (KC). Eerst en vooral willen we de genen die aan de basis van de ziekte liggen identificeren. Daarna zullen we onderzoeken welke rol deze genen spelen in de pathofysiologie van KC en in welke biologische processen ze van belang zijn.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Camp Guy
• Co-promotor: Koppen Carina
• Mandaathouder: Valgaeren Hanne

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject