Onderzoek Debbie Le Blon

Abstract

Omwille van veelbelovende resultaten van onze onderzoeksgroep omtrent de behandeling met interleukine-13 (IL13) in een muismodel voor MS, willen we deze potentiële therapeutische strategie verder onderzoeken in een humane opzet. Hiervoor, willen we een humaan in vitro demyelinisatiemodel ontwikkelen om het effect van IL13-geactiveerde M2 macrofagen en microglia te bestuderen. We zullen dit doen door (I) humane geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC) te differentiëren naar oligodendrocyten; (II) het myelinisatiepotentieel te evalueren aan de hand van een oligodendrocyt-neuron co-cultuur; (III) een toxine-geïnduceerde demyelinisatie-procedure te optimaliseren; en (IV) het effect van macrofagen/microglia-toevoeging aan de co-cultuur te analyseren, met en zonder IL13 stimulatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Le Blon Debbie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)
• Centrum voor Oncologisch Onderzoek (CORE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Varicella-zoster virus (VZV) veroorzaakt windpokken in kinderen, waarna VZV latent aanwezig blijft in neurale ganglia. VZV kan encefalitis of cerebellitis veroorzaken tijdens de acute en subacute fases van windpokken. Na genezing van windpokken kan VZV reactiveren en herpes zoster veroorzaken. Daarnaast is het momenteel ook duidelijk dat VZV reactivatie kan leiden tot beroertes in kinderen. De pathofysiologie van al deze VZV complicaties in het centraal zenuwstelsel is tot op heden slechts in beperkte mate bekend. Het is onze intentie om in dit project onze kennis van twee factoren die mogelijk een genetische predispositie voor de ontwikkeling van neurologische complicaties van windpokken veroorzaken te vergroten. Onderzoek uit ons lab heeft eerder aangetoond dat mutaties in RNA polymerase III (POL III) een defect veroorzaakten in de VZV detectie (via AT-DNA "herkenning") in bloedcellen en vervolgens een verminderde controle van VZV proliferatie tot gevolg hadden. In dit project zullen we eerst trachten aan te tonen dat na primaire VZV infectie gliale cellen, dit zijn immuunresponsieve cellen in het centraal zenuwstelsel, VZV kunnen herkennen en vervolgens beschermende cytokines kunnen produceren. Bovendien zullen we onderzoeken of mutaties in de AT-DNA sensor POL III in kinderen met encefalitis, cerebellitis of beroerte/vasculitis door windpokken tot een afwijkende herkenning van VZV leiden, en vervolgens dan ook tot een toegenomen proliferatie van VZV in centrale neuronen leiden. We zullen dit doen door geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) van patiënten en controles te differentiëren naar neuronen en gliale cellen, en deze vervolgens te infecteren met VZV. Dit zal leiden tot de simultane analyse van de VZV dynamiek in neuronen en cytokine productie door gliale cellen. Zowel onze labo's als die van anderen hebben aangetoond dat autofagie, een cellulair proces dat mee verantwoordelijk is voor eiwitverwerking, mogelijk van belang is voor de VZV dynamiek in cellen aangezien inhibitie van autofagie zorgde voor verminderde VZV proliferatie. In dit project wensen we deze pathofysiologische route verder te bestuderen door op experimentele wijze autofagie te inhiberen in neuronen afkomstig van iPSC van gezonde donoren en vervolgens dan ook de VZV dynamiek te meten. Daarnaast hebben we vastgesteld dat 3/9 cerebellitis patiënten een mutatie hadden in TBC19DB, een gen dat geassocieerd is met autofagie. In een eerste exploratie zullen we a.d.h.v. monocyten van deze patiënten en controles nagaan of autofagie door deze mutatie veranderd is en of dit een invloed heeft op VZV proliferatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ogunjimi Benson
• Co-promotor: Le Blon Debbie
• Mandaathouder: Buyle-Huybrecht Tamariche

Onderzoeksgroep(en)

• Centrum voor Gezondheidseconomisch Onderzoek en Modelleren van Infectieziekten (CHERMID)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Neuro-inflammatie komt voor in nagenoeg alle aandoeningen van het centrale zenuwstelsel (CZS) en kan men definiëren als de activering van zowel plaatselijke als perifere, infiltrerende immuuncellen, waarbij hersen-residente microglia en bloed-afgeleide, infiltrerende macrofagen de hoofdrolspelers zijn. Hoewel steeds meer onderzoek aantoont dat microglia en macrofagen functioneel van elkaar verschillen tijdens het proces van neuro-inflammatie, is er voornamelijk een sterke interesse in het vermogen van beide fagocyten om verschillende activeringsfenotypen aan te nemen, dit vooral met het oog op de ontwikkeling van nieuwe potentiële behandelingen. Microglia en macrofagen zijn namelijk in staat om zowel richting pro-inflammatoire fenotypen als richting anti-inflammatoire fenotypen te polariseren. Deze nieuwe kennis zorgde ervoor dat veel hedendaagse studies zich gingen richten op het onderzoeken van immuunmodulatie als mogelijke nieuwe behandelingsstrategie bij ziekten van het CZS. Sinds de huidige pre-klinische modellen voor neuro-inflammatie onderzoek gebaseerd zijn op in vitro experimenten met humane cellijnen of op in vivo knaagdierexperimenten, creëert deze nieuwe mogelijke therapeutische strategie de behoefte aan betrouwbaardere pre-klinische modellen voor humaan neuro-immunologisch onderzoek. Om deze reden, willen we met dit onderzoeksproject een nieuwe in vitro assay ontwikkelen om de verschillende activeringsstatussen tijdens neuro-inflammatie te onderzoeken en moduleren, door gebruik te maken van humaan geïnduceerde pluripotente stamcel (hiPSC)-afgeleide microglia en macrofagen. Hiervoor zullen we in vitro differentiatie-protocols voor hiPSC-afgeleide microglia en macrofagen optimaliseren en valideren. Fenotypische karakterisering zal uitgevoerd worden door gebruik te maken van gekende merkers voor immunocytochemie en flow cytometrie. Vervolgens, zullen we ook functionele analyses uitvoeren, hiervoor maken we gebruik van (i) migratie assays voor de chemokines CX3CL1 en CCL2, waarvan geweten is dat ze, respectievelijk microglia en macrofagen aantrekken; (ii) fagocytose assays; en (iii) M1-M2 activeringsexperimenten, waar we de polarisatiecapaciteit van zowel microglia als macrofagen zullen onderzoeken aan de hand van flow cytometrie en ELISA. Met dit onderzoeksproject willen we voornamelijk tegemoetkomen aan de behoefte voor nieuwe humane in vitro neuro-inflammatie modellen, maar wanneer we dit project met succes afronden, zal dit bovendien mede kunnen zorgen voor een daling in het gebruik van proefdieren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Le Blon Debbie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Multiple sclerose (MS) is een chronische auto-immuunziekte van het centrale zenuwstelsel (CZS), waar infiltratie van mononucleaire cellen in hersenen en ruggenmerg een belangrijke bijdrage levert aan demyelinisatie, gliose en beschadiging/verlies van neuronale functie. Gedurende de afgelopen 6 jaar onderzochten we reeds of lokale modulatie van CZS letsels met het immuunmodulerende cytokine interleukine (IL)13 de progressie van schadelijke immuunresponsen in het CZS zou kunnen inhiberen. Terwijl onze preklinische studies in het cuprizone (CPZ) muismodel voor MS de klinische relevantie van deze aanpak bewezen heeft, weten we op dit moment niet of menselijke microglia en macrofagen even goed gevoelig zijn voor IL13 gemedieerde immunomodulatie in een pro-inflammatoire MS-omgeving. Met behulp van geavanceerde humaan geïnduceerde pluripotente stamcel (hiPSC) afgeleide 3D-celcultuurmodellen willen we in het kader van dit project een verdere pre-klinische onderbouwing bieden voor het gebruik van IL13 als een aanvullende behandeling in een gevorderd MS-stadium.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Le Blon Debbie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ontwikkeling van drie-dimensionele (3D) in vitro celcultuurmodellen voor neurowetenschappelijk onderzoek is momenteel een belangrijke onderzoeksrichting in medisch celbiologisch onderzoek. Alhoewel verschillende protocollen reeds beschreven zijn voor generatie van 3D hersenorganoiden startende van pluripotente stamcellen, hebben deze huidige modellen belangrijke beperkingen, waaronder de afwezigheid van extracellulaire matrix (ECM) componenten, de afwezigheid van verschillende types immuuncellen en een functionele bloed-hersen-barrière (BHB). Met dit project hebben we als doel een nieuwe methode voor de generatie van 3D neuro-immuun celcultuurmodellen te ontwikkelen en valideren om studie en modulatie van neuro-immuunprocessen in vitro te bevorderen. Hiervoor zullen 3D celculturen aangemaakt worden, bestaande uit humane embryonale stamcel (hESC)-afgeleide neuronen, astrocyten en microglia, met als groeisubstraat gedecellulariseerde muis hersensneden, waardoor originele hersen ECM groei- en structurele ondersteuning kan geven. Bijkomend zullen hESC-afgeleide astrocyten and endotheelcellen aangewend worden om een BHB model te vormen ter fysische afscheiding van hESC-afgeleide macrophages. Verdere inclusie van strategieën voor genetische modificatie om bioluminescentie beeldvorming en confocale microscopie op levende 3D celculturen toe te laten, zal aangewend worden om deze technologie grondig te valideren en high-throughput screening toe te laten. Eens geoptimaliseerd zal deze technologie aangewend worden om het therapeutisch effect van interleukine 13 (IL13)-gebaseerde immunomodulatie verder te onderzoeken in experimentele modellen van hypoxie en hypoglycemie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Le Blon Debbie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds IWT. UA levert aan IWT de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Le Blon Debbie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject