Onderzoek Ilke De Boeck

Abstract

Mucoviscidose is de meest voorkomende erfelijke en levensbedreigende aandoening in België, en is sinds 2019 opgenomen in het screeningsprogramma voor pasgeborenen in Vlaanderen om een vroege diagnose en behandeling mogelijk te maken en daarmee het ziekteverloop te bevorderen. Antibiotica en de meer recente modulator therapieën zijn cruciaal bij de behandeling van personen met mucoviscidose, maar hebben beiden hun beperkingen. Zo blijft bijvoorbeeld zelfs met modulatortherapie structurele longschade bestaan, blijven ziekteverwekkers in grote aantallen aanwezig in de luchtwegen en komen er nog steeds exacerbaties voor. Complementaire en/of alternatieve behandelingen voor mensen met mucoviscidose blijven dus van groot belang, vooral preventieve therapieën die in een vroeg stadium kunnen worden gebruikt. Het gebruik van gunstige bacteriën uit het luchtwegmicrobioom is een aantrekkelijke optie als preventieve behandeling. Onderzoek toont immers het belang van de hele microbiële gemeenschap en meer specifiek de gunstige bacteriën voor gezonde luchtwegen aan. Deze gunstige bacteriën kunnen namelijk inwerken tegen potentiële ziekteverwekkers en zo overmatige inflammatie vermijden. Om deze bacteriële interacties in mucoviscidose patiënten te bestuderen, zijn meer complexe modellen nodig die de in vivo omstandigheden beter weergeven. In dit project wil ik een mucoviscidose interactiemodel ontwikkelen om deze complexe interacties te bestuderen door gebruik te maken van een humane bronchoalveolaire cellijn van een persoon met mucoviscidose en een immuun cellijn. De interactie tussen zowel gunstige bacteriën als luchtweg pathogenen zal worden bestudeerd in het model, door te kijken naar de stabiliteit van de epitheelbarrière, inflammatoire cytokine- en mucine-expressie te evalueren, en cytotoxiciteit op te volgen. Dit interactiemodel kan helpen bij het ontwikkelen van microbioomtherapie voor de luchtwegen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Boeck Ilke

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Toegepaste Microbiologie en Biotechnologie (LAMB)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Inleiding: De meeste kinderen met mucoviscidose (CF) worden op een jonge leeftijd gediagnosticeerd, meestal via neonatale screening. CF gaat gepaard met frequente respiratoire infecties of opstoten. Deze opstoten zijn bij jonge kinderen vaak het gevolg van virale infecties. Frequente luchtweginfecties leiden tot vroege kolonisatie van de luchtwegen met pathogene bacteriën. Bovendien leidt infectie tot inflammatie en verstoring van de mucusproductie via ontregeling van de mucines. Het resultaat bestaat uit ziekteprogressie met beschadiging van de normale luchtwegstructuur en longweefsel. Doelstelling: Het ontrafelen van de mechanismen waardoor viraal geïnduceerde infectieuze opstoten leiden tot een meer pathogeen luchtwegmicrobioom in jonge kinderen met CF van de geboorte tot aan de kleuterleeftijd, en dit via luchtweginflammatie en mucineregulatie. Hierdoor kunnen in de toekomst alternatieve therapeutische strategieën ontwikkeld worden zowel wat de pathogene als potentieel gunstige bacteriën in de CF-luchtweg betreft. Methodologie: Jonge kinderen met CF tussen 0 en 5 jaar worden geïncludeerd in het CF-centrum van het UZA. Orofaryngeale wissers worden longitudinaal, op specifieke tijdspunten, afgenomen om de dynamiek van het luchtwegmicrobioom en inflammatie en mucines in kaart te brengen. Op het moment van een infectieuze opstoot worden extra wissers afgenomen om de interactie tussen de virussen en bacteriën te bestuderen en hun invloed op een toegenomen inflammatie en mucusproductie. Deze gegevens worden gelinkt aan klinische uitkomstparameters zoals de lung clearance index en vragenlijsten omtrent levenskwaliteit. Het laatste luik van dit project bestaat uit een in vitro studie die de effecten van specifieke luchtwegmicrobiota in CF onderzoekt op TLR-inductie, activatie van transcriptiefactoren, stimulering van cytokine en interferon signalisatie (zowel geïsoleerd als in combinatie met virussen), en uiteindelijk ook op de virusgeassocieerde infectieuze en cytopathische effecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Hoorenbeeck Kim
• Co-promotor: De Boeck Ilke
• Co-promotor: Spacova Irina

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De bovenste luchtwegen vormen een essentiële habitat van het humane microbioom, maar ze zijn nog maar weinig functioneel onderzocht. Luchtweginfecties zoals chronische rhinosinusitis (CRS) behoren tot de meest voorkomende redenen voor het voorschrijven van antibiotica, terwijl de exacte rol van bacteriën bij CRS niet duidelijk is. CRS is dus een microbiële aandoening waar nieuwe inzichten in de functionele biologie en microbiële ecologie nodig zijn om zo nieuwe behandelingsstrategieën te ontwikkelen. Microbioomonderzoek van de bovenste luchtwegen heeft aangetoond dat de melkzuurbacterie, Dolosigranulum pigrum, geassocieerd is met gezonde luchtwegen en dus potentieel heeft als luchtweg probioticum. Er moet echter nog veel onderzoek gedaan worden naar de exacte werkingsmechanismen en de ecologie en adaptatie mechanismen van deze bacterie aan de luchtwegen. Preliminaire resultaten tonen aan dat Dolosigranulum voornamelijk geassocieerd is met de humane neusholtes, maar de exacte reden hiervoor is nog onbekend. Dit project zal daarom de biologie en metabolische eigenschappen van D. pigrum stammen onderzoeken via vergelijkende genoomanalyse, fenotyperingsassays en fluorescentie microscopie. Deze stammen zullen geïsoleerd worden uit gezonde neuzen. Daarnaast zullen de barrièreversterkende en anti-inflammatoire eigenschappen van D. pigrum isolaten onderzocht worden in complexe in vitro celkweek systemen. Tot slot zullen veelbelovende isolaten getest worden in relevante muismodellen

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Co-promotor: Vanderveken Olivier
• Mandaathouder: De Boeck Ilke

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Toegepaste Microbiologie en Biotechnologie (LAMB)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chronische rhinosinusitis (CRS) is een veelvoorkomende aandoening van de bovenste luchtwegen met een grote socioeconomische impact en is gelinkt aan een verstoring van de lokale luchtweg microbiota. Huidige behandelingen werken vaak niet en er is dringend vraag voor alternatieve behandelingen gebaseerd op de luchtweg microbiota. Dit blijkt onder andere uit de brede belangstelling voor dit onderwerp, zowel vanuit de wetenschappelijke en klinische wereld, maar ook door de patiënten zelf. Tijdens mijn PhD project en in de finale van de Vlaamse PhD Cup 2020, heb ik erop ingezet om CRS patiënten actief te betrekken bij mijn onderzoek om hun standpunt en mening te horen. Hun bereidheid om een nieuwe microbiota-gebaseerde therapie te testen heeft me overtuigd dat we dringend nieuwe inzichten nodig hebben die zo'n therapie bevorderen. In dit project stel ik daarom voor om nieuwe state-of-the-art technieken te implementeren die het mogelijk maken om meer diepgaande kennis te krijgen in de luchtweg microbiota en de relatie met de humane gastheer. Hiervoor wil ik een protocol optimaliseren voor shotgun metagenoom sequenering van lage biomassa stalen van de bovenste luchtwegen om zo een betere taxonomische resolutie en functionele karakterisatie van de bacteriële gemeenschap mogelijk te maken. Daarnaast wil ik fluorescente in situ hybridisatie samen met immunohistochemie gebruiken, om zowel de humane gastheer-bacterie interacties en bacterie-bacterie interacties meer in detail te onderzoeken. Deze inzichten kunnen bijdragen aan het oplossen van enkele limitaties in het luchtwegmicrobioom onderzoek. Een belangrijke research gap is bijvoorbeeld dat het heel moeilijk blijft om te definiëren wat een gebalanceerde microbiota is, en we weten nog steeds niet of een verstoring van deze microbiota eerder een oorzaak of gevolg is in CRS en de geassocieerde ontsteking. Dit is vooral omdat de meeste 16S amplicon sequeneringstechnieken beschrijvend zijn. Functionele karakterisatie en identificatie op species of stam niveau is hierbij niet mogelijk, terwijl het pathogene of probiotische profiel van een bacterie wel op stam niveau wordt bepaald. Daarom is het doel in dit project om nieuwe inzichten te verkrijgen in de mogelijke drijvende krachten van het microbioom in CRS. De implementatie van deze technieken kan helpen om betere behandelingsstrategieën o.b.v. de voordelige bacteriën uit de luchtwegen te ontwikkelen, en kan helpen om te voorspellen welke patiënten het meeste baat hebben bij zo'n therapie. De technieken en protocols die geoptimaliseerd worden in dit project zijn niet alleen van cruciaal belang voor mijn komende FWO-junior postdoc aanvraag, maar kunnen ook geïmplementeerd worden in het Center of Excellence Microbial Systems Technology.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Boeck Ilke

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Infecties van de bovenste luchtwegen zoals chronische rhinosinusitis (CRS) zijn de belangrijkste oorzaak voor het voorschrijven van antibiotica wereldwijd. CRS is een chronische inflammatie van de neusholte en paranasale sinussen met een prevalentie van 10,9% binnen Europa, wat deze aandoening tot een algemeen gezondheidsprobleem promoveert met hoge medische kosten. Overmatig antibioticagebruik brengt echter nadelige gevolgen met zich mee en tevens bereikt een antibioticakuur ter behandeling van CRS niet altijd de gewenste effecten. Desondanks deze tekortkomingen zijn er nog geen betere alternatieven beschikbaar. Recente studies hebben aangetoond aan dat de samenstelling van de microbiota in de neus-, keel-, en oorholte (NKO) verstoord is bij CRS-patiënten. Dit doctoraatsproject heeft als doel nieuwe strategieën voor CRS te ontwikkelen o.b.v. nieuwe kennis over de microbiota in de nasofarynx en de paranasale sinussen en zo een alternatief voor antibiotica te bieden. Hierbij zullen twee onderzoeksvragen aan bod komen, namelijk (i) Is het microbioom duidelijk verstoord bij CRS? en (ii) Hebben nasaal toegediende probiotica potentieel bij CRS?

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Co-promotor: Vanderveken Olivier
• Mandaathouder: De Boeck Ilke

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject