Onderzoek Peter Ponsaerts

Abstract

Beroertes hebben een dramatische, blijvende invloed op het leven van miljoenen patiënten wereldwijd. Helaas heeft, ondanks jaren onderzoek, nog geen kandidaat neuroprotectief geneesmiddel tot een effectieve therapie geleid, gedeeltelijk te wijten aan het gebrek aan geschikte modelsystemen die de menselijke ischemische reacties nabootsen. Gelukkig biedt geïnduceerde pluripotente stamceltechnologie (iPSC) een nieuwe toegang voor het genereren van relevante, humane in vitro hersenmodellen, zoals neurosferoïden. Voortbouwend op de succesvolle onderzoeksinspanningen van mijn gastgroep om humane iPSC-afgeleide neurosferoïden te genereren die mature neuronen, astrocyten en microglia bevatten, veronderstellen we dat deze modellen zullen helpen bij het ontrafelen van biologisch relevante cellulaire en moleculaire gebeurtenissen in de context van beroertes. Om dit te onderzoeken, zullen we beroerte-achtige omstandigheden nabootsen door middel van zuurstof- en glucosedeprivatie en vervolgens de functionele en moleculaire veranderingen karakteriseren met behulp van een gecombineerde beeldvorming en multi-omics aanpak. Verder zullen we het model verfijnen door infiltratie van perifere immuuncellen (monocyten en neutrofielen) om de in vivo respons nog uitgebreider na te bootsen. Zo willen we de neuroinflammatoire cascade na ischemische beroerte ontrafelen en nieuwe routes en bijbehorende merkers identificeren die kunnen helpen bij de bescherming of het herstel van de neurologische schade.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Van Breedam Elise
• Mandaathouder: Van Calster Siebe

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Synucleïnopathieën, incl. de ziekte van Parkinson, zijn neurodegeneratieve aandoeningen die worden gekenmerkt door alfa-synucleïne (?Syn)-aggregaten die zich op prionachtige wijze voortplanten tussen cellen van het zenuwstelsel. De precieze rol van ?Syn-pathologie in de ziekteprogressie blijft onduidelijk. Bovendien moet nog worden opgehelderd hoe microglia ?Syn-pathologie precies beïnvloeden. De huidige in vitro modellen zijn beperkt in hun vermogen om humane reacties op pathologische ?Syn waarheidsgetrouw te repliceren. In deze studie zullen we humane neurosferoïden (NSPHs) gebruiken om ons begrip van ?Syn-pathologie, meerbepaald de geassocieerde pathofysiologische pathways, te verbeteren. D.m.v. NSPHs met en zonder microglia, willen we de rol van microglia en neuroinflammatie in ?Syn accumulatie en cellulaire responsen ophelderen. Hiertoe zullen ?Syn fibrillen worden toegevoegd aan NSPHs en ?Syn accumulatie/propagatie zal worden gevolgd door NSPHs te kleuren voor pathologische ?Syn. Vervolgens zullen de pathways worden bepaald op transcriptoom- en proteoomniveau en verder worden gekarakteriseerd op cellulair en functioneel niveau, resp. d.m.v. immunocytochemie en functionele assays (bv. elektrofysiologie). Samengevat zal dit project helpen bij het identificeren van pathofysiologische mechanismen geassocieerd met ?Syn-pathologie die mogelijk leiden tot neuronale disfunctie of verlies, en de rol van microglia te verduidelijken, in een humane hersenachtige context.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Van Breedam Elise

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het onderzoeksteam van prof. Peter Ponsaerts binnen het Laboratorium voor Experimentele Hematologie (Universiteit Antwerpen, UA) heeft de afgelopen 5 jaar meerdere 2D en 3D muis en humane iPSC-afgeleide neuro-immuun celcultuurmodellen ontwikkeld (bestaande uit neuronen, astrocyten, macrofagen en microglia), met een specifieke focus op ontstekingsreacties, virale infectie, beroerte en de ziekte van Parkinson. Bij het opstellen van deze modellen heeft het onderzoeksteam van prof. Peter Ponsaerts reeds standaard cytokinebepaling, immunocytochemie (ICC) en bulk-RNA-Seq-analyses geïmplementeerd voor karakterisering van celtypes en cellulaire reacties op ontsteking, trauma of infectie. Desalniettemin is er een grote nood om hun experimentele toolbox uit te breiden ter verdere karakterisering van 2D- en 3D-neuro-immuun celcultuurmodellen. De beoogde onderzoekssabbatical in het "Mass Spectrometry Lab" van de "Analytical Biochemistry and Proteomics Research Unit" van het "Center for Advanced Studies and Technology (CAST)" aan de "University G. d'Annunzio" in Chieti-Pescara in Italië beoogt twee educatieve (E) en twee wetenschappelijke (S) actiepunten: (E1) Het aanleren van de basisprincipes van hooggevoelige proteomics en metabolomics (inclusief metallomics en lipidomics) analyses met behulp van state-of-the-art massaspectrometrische instrumenten en methoden. (E2) Het gebruik van MaxQuant, Perseus, Ingenuity Pathways Analysis (IPA) en MetaboAnalyst-software leren en toepassen voor omics-gegevensanalyse. (S1) Een longitudinale proteomics- en metabolomics-studie uitvoeren op humane iPSC-afgeleide bi- en tripartiete neurosferoïden tijdens ontwikkeling en maturatie. (S2) Een proteomics- en metabolomics-studie uitvoeren op hiPSC-afgeleide bi- en tripartiete neurosferoïden na virale infectie, hypoxische/hypoglycemische stress (beroerte) en de ziekte van Parkinson (PD). Na de voltooiing van deze onderzoekssabbatical zal prof. Peter Ponsaerts zal niet alleen de nodige bio-informaticavaardigheden hebben verworven om proteomics-gegevens te analyseren, maar zal ook in staat zijn om nieuwe proteomics- en metabolomics-gegevens te integreren met scRNA-Seq, ICC en elektrofysiologische analyses uitgevoerd door zijn onderzoeksteam aan de UA, binnen huidige en toekomstige onderzoeksprojecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het onderzoeksteam van prof. Peter Ponsaerts binnen het Laboratorium voor Experimentele Hematologie (Universiteit Antwerpen, UA) heeft de afgelopen 5 jaar meerdere 2D en 3D muis en humane iPSC-afgeleide neuro-immuun celcultuurmodellen ontwikkeld (bestaande uit neuronen, astrocyten, macrofagen en microglia), met een specifieke focus op ontstekingsreacties, virale infectie, beroerte en de ziekte van Parkinson. Bij het opstellen van deze modellen heeft het onderzoeksteam van prof. Peter Ponsaerts reeds standaard cytokinebepaling, immunocytochemie (ICC) en bulk-RNASeq- analyses geïmplementeerd voor karakterisering van celtypes en cellulaire reacties op ontsteking, trauma of infectie. Desalniettemin is er een grote nood om hun experimentele toolbox uit te breiden ter verdere karakterisering van 2D- en 3D-neuro-immuun celcultuurmodellen. De beoogde onderzoekssabbatical in het "Mass Spectrometry Lab" van de "Analytical Biochemistry and Proteomics Research Unit" van het "Center for Advanced Studies and Technology (CAST)" aan de "University G. d'Annunzio" in Chieti-Pescara in Italië beoogt twee educatieve (E) en twee wetenschappelijke (S) actiepunten: (E1) Het aanleren van de basisprincipes van hooggevoelige proteomics en metabolomics (inclusief metallomics en lipidomics) analyses met behulp van state-ofthe- art massaspectrometrische instrumenten en methoden. (E2) Het gebruik van MaxQuant, Perseus, Ingenuity Pathways Analysis (IPA) en MetaboAnalyst-software leren en toepassen voor omicsgegevensanalyse. (S1) Een longitudinale proteomics- en metabolomics-studie uitvoeren op humane iPSC-afgeleide bi- en tripartiete neurosferoïden tijdens ontwikkeling en maturatie. (S2) Een proteomics- en metabolomics-studie uitvoeren op hiPSC-afgeleide bi- en tripartiete neurosferoïden na virale infectie, hypoxische/hypoglycemische stress (beroerte) en de ziekte van Parkinson (PD). Na de voltooiing van deze onderzoekssabbatical zal prof. Peter Ponsaerts zal niet alleen de nodige bioinformaticavaardigheden hebben verworven om proteomics-gegevens te analyseren, maar zal ook in staat zijn om nieuwe proteomics- en metabolomics-gegevens te integreren met scRNA-Seq, ICC en elektrofysiologische analyses uitgevoerd door zijn onderzoeksteam aan de UA, binnen huidige en toekomstige onderzoeksprojecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het cerebraal organoïde is een opkomend modelsysteem met groot potentieel voor fundamenteel en toegepast neurowetenschappelijk onderzoek. De variabiliteit tussen individuele partijen van organoïden en het onvermogen om deze efficient op cellulair niveau te karakteriseren, belemmeren hun integratie in een industriële omgeving. Met dit project willen we een platform ontwikkelen voor onbevooroordeelde cellulaire fenotypering van intacte cerebrale organoïden door een combinatie van multiplex fluorescente labelling, light-sheet microscopie en deep learning. Onze aanpak bouwt op het concept van celidentificatie via zuiver morfologische informatie. Eerst zullen we deze zogenaamde celprofilering perfectioneren in mengculturen van verschillende hersencellijnen door machine learning classificatie algoritmen te trainen. Vervolgens vertalen we het concept naar 3D, met behulp van sferoïden gevormd uit dezelfde hersencellen. We zullen de kleuring compatibel maken met chemische weefselklaring en een staalmontage procedure ontwikkelen voor seriële, isotrope beeldacquisitie. Ten slotte zullen we de methode inzetten om celtype en -staat te herkennen in iPSC-afgeleide cerebrale organoïden behandeld met actieve stoffen of gezaaid met invasieve glioblastoma cellen. Samen zal dit werk bijdragen aan de gestandaardiseerde kwaliteitscontrole van organoïden en zal de implementatie ervan farmacologische screening vereenvoudigen, waardoor de translationele waarde van preklinisch onderzoek vergroot.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: De Beuckeleer Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gehoorverlies (HL) is een groeiend probleem in de moderne samenleving en wordt in verband gebracht met een verhoogd risico op sociaal isolement en werkloosheid. Hoewel de genetische basis van HL bij volwassenen nog grotendeels onduidelijk is, wordt erfelijkheid in 30-70% van de gevallen gesuggereerd. Bij gebrek aan curatieve of preventieve (genetische) behandelingen kunnen hoorapparaten en cochleaire implantatie (CI) een deel van de last van HL verlichten. De meeste patiënten met volwassen HL ervaren echter nog steeds geen bevredigende verbetering van hun auditieve functie met deze hulpmiddelen. Bovendien is het resultaat van CI bij volwassenen vaak minder gunstig dan bij congenitaal HL. DFNA9, veroorzaakt door mutaties in het COCH-gen, is een van de best bestudeerde vormen van dominant erfelijke HL bij volwassenen. De c.151C>T (p.(P51S)) mutatie is waarschijnlijk vele generaties geleden ontstaan en wordt nu geschat als oorzaak van volwassen progressieve HL en vestibulaire disfunctie in >1500 Nederlandse en Belgische individuen. De hoge prevalentie van deze founder-mutatie in onze cohorten biedt een unieke kans om de translationele obstakels bij de ontwikkeling van nieuwe binnenoortherapieën te overwinnen. Het volwassen begin van gehoorverlies biedt een kans voor therapeutische interventie. Het grote cohort van patiënten met exact dezelfde mutatie biedt voldoende kracht voor toekomstige klinische studies. Het dominante overervingspatroon van DFNA9 houdt in dat slechts één van de twee genkopieën (allelen) een mutatie bevat. Van al deze DFNA9-mutaties in het COCH-gen is aangetoond dat zij leiden tot de productie van toxische cochlin-eiwitten die de functie verstoren van de gezonde cochlin-eiwitten die door het gezonde allel worden geproduceerd. Als zodanig heeft een behandeling die de vorming van deze toxische cochlin-eiwitten kan blokkeren een hoog therapeutisch potentieel, vooral wanneer deze in een vroeg stadium van de ziekte wordt toegediend. De resterende cochlin-eiwitten van het gezonde allel zijn voldoende voor een normale werking van het binnenoor. Recent gepubliceerde antisense oligonucleotiden (AON's; kleine strengen synthetische DNA- en RNA-moleculen) kunnen specifiek de afbraak induceren van c.151C>T mutante COCH-transcripten, maar niet van COCH-transcripten afkomstig van het gezonde allel (de Vrieze et al, Molecular Therapy - Nucleic Acids, 2021). In dit project willen we de efficiëntie en stabiliteit van onze best presterende c.151C>T AON verder verbeteren door chemische modificaties aan te brengen, en een reeks preklinische validatiestudies uitvoeren in van patiënten afgeleide stamcelmodellen en een gehumaniseerd DFNA9-muismodel. Deze gegevens zullen een sterke basis vormen voor een snelle vertaling van onze AON-behandeling naar toekomstige klinische proeven. Aangezien er vrijwel geen voorafgaande kennis is over het gebruik van AON's voor de behandeling van binnenooraandoeningen, zijn onze studies ook bedoeld om inzicht te verschaffen in de veiligheid en haalbaarheid van AON's als behandelingsmodel voor binnenooraandoeningen in het algemeen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Rompaey Vincent
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De ziekte van Parkinson (PD) is een neurodegeneratieve ziekte die voornamelijk verband houdt met veroudering en die de psychomotorische functies aantast. Een stoornis in de activiteit van dopaminerge neuronen (aggregatie en intracellulaire accumulatie van alfa-synucleïne) ligt aan de basis van dit functieverlies. De huidige therapieën keren de progressie van de ziekte van Parkinson niet terug, maar staan op verlichting van de symptomen. Belangrijk is dat de werkzaamheid van nieuwe therapeutische benaderingen wordt belemmerd door het ontbreken van in vitro modellen die de kenmerken van PD nabootsen. Bovendien wordt de effectiviteit van therapeutische benaderingen belemmerd door het lage vermogen van de medicijnen om de bloed-hersenbarrière (BBB) te passeren. RePark zal een in vitro PD-model ontwikkelen dat een nabootsing van de BBB, de extracellulaire matrix (ECM) van de hersenen, en hersencellen combineert. Met dit systeem zal het mogelijk zijn om de nadelen van het gebruik van diermodellen te overwinnen en om in vitro de cellulaire kenmerken van PD te recapituleren, evenals om de afgifte en werkzaamheid van nieuwe therapeutische geneesmiddelen te beoordelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Flowcytometrie is een veelgebruikte technologie waarbij een simultane en multi-parametrische analyse van fysische en biochemische karakteristieken van een populatie van levende cellen of partikels bepaald kan worden in een heterogeen staal. Het Laboratorium voor Experimentele Hematologie heeft meer dan 20 jaar aantoonbare expertise in flowcytometrische celanalyse (200+ gepubliceerde artikels), alsook in het aanbieden van expertise en ondersteuning met betrekking tot flowcytometrische analyse voor interne en externe onderzoeksgroepen (30+ gezamenlijke artikels). Met deze applicatie wensen we nu een flowcytometrie en celsortering kernfaciliteit te onderhouden en verder uit te bouwen aan de AUHA. De ambitie van LEH is zowel basis als geavanceerde flowcytometrie toegankelijk te maken voor alle huidige en toekomstige gebruikers binnen AUHA om zo: (i) kwalitatief celbiologisch en (pre)klinisch cellulair onderzoek naar een hoger niveau te brengen, (ii) kwalitatieve opleiding over flowcytometrie en zijn toepassingen aan te bieden aan meerdere faculteiten (FGGW, FBD en FWET), en (iii) toegang te geven tot externe dienstverlening waarbij flowcytometrische analyse noodzakelijk is, zowel intellectueel als praktisch.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cools Nathalie
• Co-promotor: Anguille Sébastien
• Co-promotor: Lion Eva
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Defecten in het microtubuli-geassocieerde proteine tau kenmerken een reeks neurodegeneratieve aandoeningen die tauopathieën worden genoemd, waaronder de ziekte van Alzheimer. Recent onderzoek wijst op de mogelijke betrokkenheid van cellulaire senescentie, een irreversibele, niet-proliferatieve toestand die gepaard gaat met de secretie van inflammatoire moleculen, in ziekteontwikkeling. De exacte werkingsmechanismen, timing, en getroffen celtypes zijn echter nog onduidelijk. Het doel van dit project is daarom om een licht te schijnen op de exacte relatie tussen senescentie en tauopathie in een humane context. Om dit te bereiken, zal ik humane iPSC-afgeleide organoiden maken die bestaan uit de drie belangrijke celtypes van het brein (neuronen, astrocyten, of microglia) en hierin de ontwikkeling van senescentie bestuderen gebruik makende van hoog-dimensionele microscopie en single cell sequencing. Eenmaal een celspecifieke signatuur voor senescentie is bepaald, zal ik de aanwezigheid hiervan kwantitatief bepalen in mutante organoiden die de hoofdkenmerken van tau pathologie vertonen. Uiteindelijk, zal ik nagaan of senescentie-gerichte farmaca tau pathologie verminderen en organoid conditie bevorderen. Samen zal dit werk de rol van senescentie in tau pathologie verduidelijken en het mogelijke potentieel ervan als medicijndoelwit valideren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Van den Daele Johanna

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Varicella zoster virus (VZV) behoort tot de familie van de herpesvirussen en is een alomtegenwoordig humaan pathogeen. Bij kinderen en volwassenen kunnen varicella-gerelateerde complicaties leiden tot hospitalisatie. Terwijl bij kinderen directe neurologische complicaties kunnen optreden na primaire infectie (varicella), zijn vasculitis en neurologische complicaties bij volwassenen niet ongewoon na re-activatie van latent VZV (herpes zoster). Met deze link tussen VZV en neuropathologie is het onvermijdelijk dat het immuunsysteem van het centraal zenuwstelsel (CZS) op de proef gesteld wordt door VZV. Echter, tot op heden is er weinig kennis over hoe astrocyten en microglia zich gedragen in contact met VZV. In dit project zullen we deze vraag beantwoorden gebruikmakende van een reeds opgezet humaan in vitro model van axonale infectie van humane geïnduceerde pluripotente stamcel (hiPSC)-afgeleide CZS neuronen met fluorescente VZV-reporterstammen. Eerst onderzoeken we hoe hiPSC-afgeleide astrocyten en microglia de processen van VZV-infectie, latentie en re-activatie beïnvloeden. Vervolgens zullen we met iPSC modellen afgeleid van VZV-patiënten met mutaties in POLRIII nagaan of immuungecompromiteerde astrocyten en/of microglia neuronale VZV infectie kunnen controleren. Deze studies zullen helpen immuunresponsen tegen VZV in het CZS beter te begrijpen, en – na het beëindigen van dit project – nieuwe strategieën te ontwikkelen om VZV verspreiding in het CZS te voorkomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Delputte Peter
• Co-promotor: Ogunjimi Benson

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Pluripotente stamcel (PSC) technologie wint enorm aan belang als een techniek om ziekten te modelleren en precisietherapieën te ontwikkelen. Toch beïnvloeden de immaturiteit en heterogeniteit van PSC-afgeleide celpopulaties de reproduceerbaarheid van experimenten en verhinderen ze hun routinegebruik voor vergelijkende en diagnostische studies van pathologische condities. Na het vaststellen van deze beperkingen in hun eigen onderzoek met humane geïnduceerde (hi)PSC, hebben de laboratoria voor Experimentele Hematologie, Cardiogenetica en Celbiologie en Histologie hun krachten gebundeld om een methodologie op punt te stellen die toelaat om celcultuurmodellen afgeleid van hiPSC grondig te fenotyperen tijdens hun ontwikkeling. Meer specifiek stellen wij als consortium voor om de differentiatiecondities te optimaliseren en analysemethodes te verfijnen, teneinde mature en gestandaardiseerde 2D en 3D modellen van hartspiercellen en hersenorganoïden te bekomen. High-throughput multi-electrode array analyses en live cell imaging van calcium en voltage indicatoren zullen gebruikt worden voor longitudinale follow-up en validatie van de functionele activiteit van de gedifferentieerde celpopulaties. In parallel zal de cellulaire heterogeniteit in kaart gebracht worden met behulp van kwantitatieve immunofluorescentie technieken en tanscriptoomanalyses. Correlatie van deze functionele en moleculaire resultaten zal ons in staat stellen een biomerker panel te ontwikkelen om de maturiteit van hiPSC-afgeleide hartspiercelmodellen en hersenorganoïden te bepalen. Finaal zullen we gedurende dit project meer reproduceerbare hiPSC-gebaseerde modellen ontwikkelen, inclusief een methode om enkel deze met de beste functionele maturiteit te selecteren, een essentiële voorwaarde voor ons toekomstig stamcelonderzoek met als doel neuro-inflammatoire en cardiogenetische aandoeningen te bestuderen en behandelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Loeys Bart

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door de zware impact die een beroerte heeft op zowel de levenskwaliteit van de patiënt als op de gemeenschap, heeft wereldwijd onderzoek geleid tot duizenden kandidaat neuroprotectieve geneesmiddelen. Echter, geen van deze resulteerden in een effectieve therapie. Dit kan deels toegeschreven worden aan de afwezigheid van in vitro modelsystemen die accuraat humane ischemische responsen kunnen nabootsen. Met behulp van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) bestaan er momenteel nieuwe technologieën voor het maken van humane in vitro hersenmodellen, namelijk neurosferoïden. Voortbouwend op onze expertise met betrekking tot de generatie van bipartite (neuronen + astrocyten) en tripartite (neuronen + astrocyten + microglia) iPSC-afgeleide neurosferoïden, stel ik dat het onderwerpen van mature tripartite neurosferoïden aan condities van ischemische beroerte (zuurstof/glucose-deprivatie), in combinatie met 'single cell' analysemethoden en metingen van elektrofysiologische netwerk activiteit, zal bijdragen tot het ontrafelen van relevante cellulaire en moleculaire mechanismen in de context van ischemische beroerte. Hierbij zal de combinatie van een cellulaire en moleculaire 'toolbox' voor de kweek, manipulatie en analyse van neurosferoïden op korte termijn de weg effenen voor nieuwe studies ter ontrafeling van pathologische mechanismen en/of potentiële aangrijppunten voor neuroprotectie/herstel, en op lange termijn nieuwe therapeutische behandelingen na ischemische beroerte.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Van Calster Siebe

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Neurosferoïden gekweekt uit geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) vormen een belangrijk onderzoeksmiddel voor de studie van neuron-astrocyt interacties tijdens ontwikkeling, homeostase en stress. Binnen het kader van het EU MSCA ITN PMSMatTrain project ontwikkelde de UA-partner startende van muis iPSC een 5-weken oud neurosferoïde model dat mature neuronen en astrocyten bevat met als doel het therapeutisch potentieel van meerdere neuro-protectieve/modulerende moleculen in vitro voorafgaand aan proefdierexperimenten. Na de ontwikkeling en karakterisering van dit nieuw muis iPSC-afgeleid neurosferoïde model werd de sensitiviteit voor immuun-gerelateerde stress (o.a. door stimulatie met IL1b, TNF en/of LPS) aangetoond door de opvolging van astrocyt activering (a.o. productie van IL6 en CXCL10). Deze SEP-toelage zal aangewend worden om het 4e doctoraatsjaar van Julia Di Stefano te ondersteunen waarin de kandidaat onderzoek zal verrichten naar de neuro-protectieve/modulerende functie van APRIL (toegediend via AAV vectoren) en placenta stamcel-afgeleide factoren (toegediend via extracellulaire vesikels) opastrocyt activatie in muis iPSC-afgeleide neurosferoïden. Op het einde van dit project verwachten we dat de hier ontwikkelde technologie een belangrijke experimentele onderzoekstechniek zal worden voor (i) fundamenteel onderzoek naar neuro-ontwikkeling en functionering, alsook voor (ii) het pre-selecteren van interessante therapeutische moleculen vooraleer over te gaan tot proefdierstudies en/of humane klinische studies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Di Stefano Julia

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Perinatale weefsels zijn een grote en diverse cel/weefsel familie afkomstig na de zwangerschap. Perinatale afgeleiden (PnDs) omvatten het amnion membraan, het chorion de Wharton's jelly, amnion vloeistof, en de cellen geïsoleerd van deze weefsels, alsook de factoren die ze vrijstellen. Er is momenteel een grote interesse in PnDs vanwege hun immuun-modelerende en weefsel-beschermende eigenschappen, waardoor ze interessante kandidaten zijn in regeneratieve geneeskunde. Met een focus op neuro-protectie, zullen we hier onderzoek verrichten naar de potentie van verschillende PnDs on te interfereren met inflammatie-geassocieerde neuro-degeneratie in muis geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC)-afgeleide neurosferoïden. Neurosferoïden gekweekt uit iPSC vormen een belangrijk onderzoeksmiddel voor de studie van neuron-astrocyt interacties tijdens ontwikkeling, homeostase en stress. Hiervoor ontwikkelden we startende van muis iPSC een 5-weken oud neurosferoïde model dat mature neuronen en astrocyten bevat met als doel het therapeutisch potentieel van meerdere neuro-protectieve/modulerende moleculen in vitro voorafgaand aan proefdierexperimenten. Na de ontwikkeling en karakterisering van dit nieuw muis iPSC-afgeleid neurosferoïde model werd de sensitiviteit voor immuun-gerelateerde stress (o.a. door stimulatie met IL1b, TNF en/of LPS) aangetoond door de opvolging van astrocyt activering (a.o. productie van IL6 en CXCL10). In dit nieuw project, in samenwerking met de 'Universita Cattolica del Sacre Cuore' (Rome, Prof. Ornella Parolini) en het 'Centro di Ricerca E. Menni' (Brescia, Dr. Antonietta Silini), zullen we nu de neuro-protectieve/modulerende eigenschappen van verschillende PnDs onderzoeken op astrocyt activering in muis iPSC-afgeleide neurosferoïden. Deze studies zullen vervolgens toelaten de meest potente PnDs te selecteren voor opvolgende proefdierstudies en/of humane klinische studies in het domein van neuro-degeneratieve aandoeningen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

MS is een chronische auto-immuunziekte van het centrale zenuwstelsel (CZS) en de belangrijkste oorzaak van niet-traumatische invaliderende ziekte bij jonge volwassenen. Hoewel de exacte oorzaak van MS nog moet worden opgehelderd, wordt momenteel aanvaard dat zowel genetische als omgevingsfactoren complexe immunologische reacties beïnvloeden, zowel in de periferie als in het CZS. Tot op heden is er nog steeds geen remedie voor MS, maar in de loop van de tijd zijn er verschillende immuunmodificerende en/of -suppressieve behandelingen ontwikkeld, met name gericht op het perifere immuunsysteem. Deze hebben echter een wisselende werkzaamheid, een beperkte effectiviteit op lange termijn en soms levensbedreigende bijwerkingen, wat de dringende noodzaak onderstreept om nieuwe therapeutische benaderingen te ontwikkelen en te evalueren. Tolerogene dendritische cellen (tolDC's) zijn professionele antigeenpresenterende cellen met immunosuppressieve eigenschappen, die het immuunsysteem in een tolerogene of niet-reagerende toestand brengen tegen verschillende (zelf)antigenen. TolDC's zijn essentieel bij het handhaven van centrale en perifere tolerantie door inductie van klonale deletie van T-cellen, T-cel-anergie, generatie en activering van regulerende T-cellen (Tregs), evenals de directe modulatie van proinflammatoire omgevingen. Om die reden zijn tolDC's veelbelovend als kandidaten voor specifieke cellulaire therapie voor de behandeling van allergische ziekten, auto-immuunziekten of afstoting van transplantaten. In deze context heeft het Laboratory of Experimental Hematology (LEH, Cools' team) onlangs negen patiënten gerekruteerd voor een fase I klinische studie ter evaluatie van de potentiële veiligheid en haalbaarheid van tolDC's voor de behandeling van multiple sclerose (MS) (NCT02618902). Hoewel er bij alle behandelde patiënten geen ernstige bijwerkingen zijn waargenomen, moet er nog veel worden begrepen over de exacte moleculaire en cellulaire interacties die deze therapeutische cellen in vivo teweegbrengen. Accumulerend bewijs toont aan dat extracellulaire blaasjes (EV's) die worden uitgescheiden door immuuncellen een sleutelrol spelen in intercellulaire communicatie. In dit project willen we het immuunregulerende mechanisme bepalen door tolDC's, in de hypothese dat dit zou worden gemedieerd door EV's en hun immunosuppressieve lading. Om dit doel te bereiken, zullen we een multi-omics-aanpak toepassen, zowel in vitro als in vivo, om het therapeutisch potentieel van van tolDC afgeleide EV's te ontrafelen. We verwachten hierbij dat onze bevindingen zullen leiden tot baanbrekende inzichten over het huidige begrip van EV's in immuunregulerende therapie en uiteindelijk zullen leiden tot de ontwikkeling van een nieuwe (niet-cellulaire) kant-en-klare therapie die bij patiënten moet worden geëvalueerd. Met dit project presenteren we een klinisch relevant project dat steunt op inventief fundamenteel onderzoek met een hoge translationele waarde en valorisatiepotentieel. De integratieve multiomics-analyse zal een beter inzicht geven in de moleculaire routes die betrokken zijn bij de inductie van tolerantie en immunoregulatie door tolDC's. Bovendien zou dit project kunnen leiden tot de ontwikkeling van een celvrije therapie op basis van tolDC-EV voor de behandeling van MS, die de nadelen van celtherapie kan overstijgen. Bovendien zou de mogelijkheid van allogene exosoomtherapie resulteren in een positievere kostenbatenverhouding, aangezien een "kant-en-klaar" product goedkoper is dan een geïndividualiseerde celtherapie. Daarom is de hier voorgestelde studie slechts het begin van tal van mogelijke nieuwe onderzoeksvragen en klinische vertaling.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cools Nathalie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Identificatie van ziektemechanismen en nieuwe therapeutische doelen berust op het gebruik van celcultuur en diermodellen. Terwijl eerstgenoemde sterk vereenvoudigd zijn, zijn de laatstgenoemde niet menselijk en ethisch betwist. Suboptimale modellen aan de ontdekkingszijde zullen onvermijdelijk leiden tot een groter verlies van leads in klinische trials. Met de komst van humane geïnduceerde pluripotente stamcel technologie, is het nu mogelijk om organoïden te genereren die een deel van de heterogeniteit en driedimensionale context van menselijk weefsel getrouwer recapituleren. Verschillende onderzoeksgroepen aan de Universiteit Antwerpen (UA) erkennen het potentieel hiervan en hebben uiteenlopende organoïdeculturen geïmplementeerd, in het bijzonder voor neurowetenschappelijk onderzoek. Biologische variabiliteit en het onvermogen om deze stalen op cellulair niveau met hoge doorvoer te karakteriseren, belemmeren echter hun integratie in een routine setting. Daarom hebben we de ambitie om een holistische oplossing te ontwikkelen die objectieve cellulaire fenotypering van intacte neuro-organoïden mogelijk maakt door een combinatie van fluorescente kleuringen, geavanceerde microscopie en artificiële intelligentie (AI).

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Sijbers Jan
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Weckhuysen Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In deze aanvraag vragen we financiering voor drie benchtop CERO 3D Cell Culture Bioreactor-eenheden voor het kweken van 3D-celculturen, waaronder sferoïden en organoïden, die steeds vaker worden gebruikt in biomedisch onderzoek. Momenteel worden 3D-organoïden en sferoïden gekweekt in traditionele celcultuurplaten onder statische of schuddende (m.b.v. orbitale shaker) condities in een standaard CO2-celcultuurincubator, wat suboptimaal is voor langdurige en grootschalige kweek van sferoïden en organoïden. Een bioreactorsysteem zou de cultuur van organoïden en sferoïden op de campus zowel kwalitatief (betere viabiliteit, maturatie en homogeniteit) als kwantitatief naar een hoger niveau tillen. Elke CERO 3D-celcultuurbioreactoreenheid maakt de simultane kweek van vier organoïde culturen van 50 ml mogelijk, inclusief opvolging en controle van temperatuur, pH en koolstofdioxidegehalte. In totaal zal de beoogde bioreactorinfrastructuur dus twaalf gelijktijdige organoïde culturen onder sterk gecontroleerde omstandigheden toelaten. De beoogde CERO 3D Bioreactor-eenheden zullen aangewend worden in meerdere onderzoeksdomeinen aan de Universiteit Antwerpen, en meer specifiek voor opgeschaalde kweek van stamcel-afgeleide hersen sferoïden en organoïden, tumoroïden afkomstig van primair tumormateriaal van patiënten, stamcel-afgeleide hartspiercellen, stamcel-afgeleid kraakbeenweefsel en intestinale organoïden. Bovendien, op basis van onze eigen ervaring in grootschalige organoïde cultuur, is de installatie van bioreactoreenheden een dringende noodzaak geworden om vooruitgang te boeken in de richting van toekomstige valorisatie-activiteiten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Alaerts Maaike
• Co-promotor: Lardon Filip
• Co-promotor: Verstraeten Aline

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Neurotrope virale infecties blijven een grote bron van ziekte met bijhorende economische kost. Dergelijke neurotrope infecties worden het frequentst veroorzaakt door herpesvirussen, arbovirussen en enterovirussen en leiden vaak tot ernstige neurologische schade met een ongunstige klinische afloop. De zoektocht naar interventies om deze infecties te voorkomen en/of te behandelen is echter moeilijk en uitdagend. De voornaamste reden hiervoor is de aard van de doelwitcellen, neuronen, die niet-hernieuwbaar zijn en drastisch verschillen van andere cellen (of cellijnen). Screening van nieuwe antivirale middelen via het klassieke onderzoek met cellijnen is niet geschikt voor virussen die neuronen infecteren. Gespecialiseerde, bona fide, neuronale cultuursystemen van humane origine zijn daarvoor noodzakelijk. In dit project zullen we gespecialiseerde neuronale cultuurmodellen ontwikkelen die gericht zijn op een hogere throughput screening van antivirale middelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Delputte Peter
• Co-promotor: Ogunjimi Benson
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Upgrade van de hardware van ons huidig 9.4T MRI systeem van Bruker zal ons toelaten alle niewe Bruker software paketten te implementeren. Dit zal ons in staat stellen om state of the art MRI experimenten uit te voeren ter hoogte van de hersenen van kleine proefdieren zoals muizen, ratten en zangvogels.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Keliris Georgios A.
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Sijbers Jan
• Co-promotor: Staelens Steven
• Co-promotor: Verhoye Marleen

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project voorziet een upgrade van de huidige elektrofysiologie technologieën aan de Universiteit Antwerpen door de aankoop van een state-of-the-art Multi-Electrode Array (MEA) platform. Patch-clamping is de huidige gouden standaard voor de studie van de elektrofysiologie van exciteerbare cellen maar is een uiterst arbeidsintensieve en invasieve techniek, die slechts korte termijn metingen van individuele cellen toelaat. MEAs daarentegen voorzien high-throughput, niet-invasieve, longitudinale metingen van functionele cel-netwerken zonder verstoring van belangrijke cel-cel contacten en onderzoeken dus een fysiologisch meer relevant model. Bovendien laat het multiwell aspect toe dat er verschillende celculturen onder verschillende condities onderzocht kunnen worden. Dit geeft ook de opportuniteit om "drug library" screeningen uit te voeren. Gebaseerd op deze voordelen, zijn MEA platformen uitermate geschikt voor de pathomechanistische studie van neurologische en cardiovasculaire aandoeningen door middel van specifieke assays voor het bestuderen van (1) cardiale activiteit: meting van veld- en actiepotentialen van (iPSC-)hartspiercellen voor studie van de vorm, conductie en aritmie; (2) neuronale activiteit met belangrijke parameters: actiepotentiaal activiteitsgraad, synchroniciteit als maat voor synaps-sterkte, oscillatie voor karakterisatie van de neuronale organisatie; (3) (iPSC)-vasculaire gladde spier contractiliteit op basis van impedantie-veranderingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Loeys Bart
• Co-promotor: Kooy Frank
• Co-promotor: Labro Alain
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: Snyders Dirk
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Weckhuysen Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Wereldwijd worden 440 miljoen mensen getroffen door gehoorverlies. Gehoorverlies wordt daarom door de Wereldgezondheidsorganisatie vermeld als een prioritaire ziekte voor onderzoek naar therapeutische interventies om tegemoet te komen aan de behoeften van de volksgezondheid. DFNA9 (DeaFNess Autosomal 9) is een autosomaal dominante gehoorstoornis veroorzaakt door een heterozygote mutatie in het COCH-gen (Coagulatiefactor C Homologie) en wordt gekenmerkt door progressief neurosensorieel gehoorverlies en doofheid. Momenteel wordt aangenomen dat de aanwezigheid van afwijkende COCH-eiwitten in de extracellulaire matrix (ECM) van het binnenoor leidt tot lokale celbeschadiging die resulteert in progressief gehoorverlies. Gezien de genetische aard van deze aandoening met zeer specifieke mutaties, evenals recente vorderingen in CRISPR-nuclease gemedieerde gentherapeutische benaderingen, is het doel van dit project om een ​​succesvolle therapeutische strategie te ontwikkelen om door DFNA9 geïnduceerde SNHL te verminderen of te voorkomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Rompaey Vincent
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Camp Guy

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het PMSMatTrain project verricht onderzoek naar de progressieve en late degeneratieve fase van multiple sclerose (PMS). Het PMSMatTrain "Joint Research Education and Training-programme" (JRTP) biedt jonge onderzoekers enerzijds de mogelijkheid tot participatie in kwalitatief hoogstaand onderzoek, maar anderzijds ook vaardigheidstrainingen op het gebied van intellectueel eigendom, leiderschap, innovatie, regelgeving, ondernemerschap, genderbeleid en evaluatie van medische apparaten. Dit consortium heeft als doel een uit biomaterialen bestaand medisch apparaat te ontwikkelen om ontstekingsremmende moleculen met een klein molecuulgewicht niet-invasief vrij te stellen in het centraal zenuwstelsel. Hiermee wordt getracht neuroprotectie en remyelinisatie te stimuleren in PMS. Bovendien zal het PMSMatTrain consortium deze gefunctionalizeerde "hyaluronan-scaffolds" gebruiken als een hulpmiddel om de interactie te onderzoeken tussen signalen die voortkomen uit chronische neuro-inflammatie en signalen die leiden tot demyelinisatie en axonaal verlies, terwijl moleculaire mechanismen worden geïdentificeerd die remyelinisatie en neuroprotectie in PMS bevorderen. Deze benadering kan leiden tot de eerste op biomaterialen gebaseerde corticale therapie voor PMS. Deze apparaten zullen enerzijds getest worden op culturen van oligodendrocyten ontwikkeld vanuit stamcellen van MS-patiënten en organotypische culturen om de MS-pathofysiologie te onderzoeken. MRI en massaspectrofotometrie zullen gebruikt worden om de in vivo respons van de therapie te karakteriseren. Onze industriële partners zullen het eindapparaat ontwikkelen door het gebruik van gestandaardiseerde productieprotocollen voor de productie en commercialisering van het apparaat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verhoye Marleen
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gehoorverlies heeft een significante impact op levenskwaliteit en de maatschappij in het algemeen. Gehoorverlies is de meest frequente zintuigbeperking in de mens en treft 360 miljoen wereldwijd. Het werd dan ook door de Wereld Gezondheidsorganisatie (WGO) opgelijst als prioritaire ziekte voor onderzoek naar therapeutische interventies. DFNA9 is een dominant overerfbare aandoening, veroorzaakt door heterozygote mutaties in het COCH-gen, die progressief leidt tot bilaterale doofheid en verlies van evenwicht op de leeftijd van 50-70 jaar. Momenteel is er geen behandeling beschikbaar die het ontstaan van gehoorverlies kan verhinderen in DFNA9-patiënten. Lokale gentherapie om gehoor te herstellen of preventie van gehoorverlies werd de afgelopen jaren reeds uitgebreid bestudeerd in neonatale muismodellen. Momenteel is er een klinische studie lopende waarbij volwassen patiënten met diep perceptief gehoorverlies geïnjecteerd worden met virus-gebaseerde vectoren die gentherapie dragen om haarcellen te herstellen. Deze injectie gebeurt rechtstreeks in het slakkenhuis. In dit project hebben we als doel om binnenoor gentherapie te ontwikkelen als preventie tegen doofheid in een preklinisch muismodel van DFNA9. Door gebruik te maken van adeno-geassocieerde virale vectoren, zullen we met CRISPR-Cpf1 genoomcorrigerende technologie in de cochlea het gemuteerde (en normale) Coch in het genomisch DNA identificeren en verwijderen. En dit op een veilige en efficiënte manier om de expressie van het mutante (en normale) Coch eiwit te blokkeren in de presymptomatische fase. Op deze manier verwachten we de ernst van het gehoorverlies te verkleinen of het ontstaan van gehoorverlies te verhinderen in doofheid geassocieerd aan DFNA9.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Rompaey Vincent
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Verdoodt Dorien

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ontwikkeling van nieuwe neuro-protectieve en/of immuun-modulerende therapeutische strategieën voor de meeste neurologische ziekten of traumata vereist, zowel voor academische onderzoekslaboratoria als voor farmaceutische industrie, het bestaan van betrouwbare in vitro celcultuurmodellen die ziekte-geassocieerde processen kunnen nabootsen. Helaas kan de complexe interactie tussen meerdere celtypes uit het centraal zenuwstelsel en meerdere celtypes afkomstig van het perifere immuunsysteem niet eenvoudig gesimuleerd worden gebruikmakende van twee-dimensionele (2D) celcultuurmodellen. Het is net hierdoor dat succesvolle preklinische therapieën zich heel moeilijk laten vertalen in een klinisch succes bij patiënten, met als extra gevolg dat de kloof tussen succesvolle labotherapieën en effectieve klinische vooruitgang steeds groter wordt. Een interessante nieuwe benadering ter verbetering van het predicatieve karakter van humaan in vitro neuro-immunologisch onderzoek bestaat uit de ontwikkeling van modulaire 3D hersenorganoïden die structureel, cellulair en functioneel overeenkomen met hersenweefsel. In het kader van dit project willen we een nieuwe methode ontwikkelen en valideren voor de generatie van isogene 3D hersenorganoïden, bestaande uit neuronen, astrocyten en microglia afgeleid van humane pluripotente stamcellen (hPSC). Bijkomend zullen hPSC-afgeleide astrocyten en endotheelcellen aangewend worden om een bloed-hersenbarrière model te genereren als fysische afscheiding tussen hPSC-afgeleide macrofagen en 3D hersenorganoïden. Dit geïntegreerde humaan 3D celcultuurmodel zal zo een innovatief en krachtig onderzoeksinstrument worden voor neuro-immunologisch onderzoek. In dit multidisciplinaire IOF-SBO project is de gebruikte methodologie voor de generatie van 3D hersenorganoïden, gecombineerd met klinische ervaring en de beschikbaarheid van patiëntenstalen, zeer uniek en zal – in eerste instantie – sterk bijdragen tot het domein van in vitro modellering van cerebrovasculaire aandoeningen en de validatie van mogelijke therapieën hiervoor. Bovendien zal, gegeven de huidige wetenschappelijke en economische relevantie, ons doel om aan de Universiteit Antwerpen een geïntegreerd platform voor 3D hersenorganoïden technologie te installeren leiden tot zowel intellectuele (doctoraten, A1 publicaties) als financiële (contractonderzoek) opbrengsten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Jorens Philippe
• Co-promotor: Timmermans Jean-Pierre
• Co-promotor: Wouters An

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Wereldwijd zijn ruggenmergletsels (SCI) een belangrijke oorzaak van morbiditeit, mortaliteit en verminderde levenskwaliteit. Tot nu toe is er geen regeneratieve therapie voor SCI beschikbaar en standaardzorg voor SCI-patiënten omvat voornamelijk de toediening van immunosuppressieve geneesmiddelen en revalidatie. Er zijn dus dringend nieuwe therapeutische strategieën nodig. Bij een SCI domineren pro-inflammatoire macrofagen het ruggenmerg en veroorzaken schadelijke effecten door meerdere pro-inflammatoire factoren uit te scheiden, door de vorming van een remmend fibrotische litteken te stimuleren en door dystrofische axonen aan te vallen. Eerder hebben de aanvragers aangetoond dat de implantatie van mesenchymale stamcellen of macrofagen die IL-13 tot expressie brengen, "anti-inflammatoire" arginase-1 (Arg-1)-positieve macrofagen / microglia in het beschadigde ruggenmerg introduceren, hetgeen leidt tot verbeterd functioneel herstel. Daarom onderzoeken we hier of hoge productie van Arg-1 door macrofagen met een stabiele alternatieve activering leidt tot de onderdrukking van pro-inflammatoire macrofagen / microglia na SCI via arginine-uitputting. Voor de vertaling naar de menselijke situatie zullen we bovendien onderzoeken of menselijke macrofagen, die Arg1 tot overexpressie brengen, neuroprotectieve effecten uitoefenen in een in vitro multicellulair co-cultuurmodel van menselijke stamcel-afgeleide corticospinaal-achtige motorneuronen, astrocyten en microglia. In dit project willen we daarom een belangrijk mechanisme analyseren van hoe ontstekingsremmende macrofagen functioneel herstel na SCI verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

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

DNFA9 is een autosomaal dominante niet-syndromale oorzaak van laattijdig perceptief gehoorverlies en bilaterale vestibulopathie (uitval van evenwichtsfunctie). De leeftijd waarop het gehoorverlies ontstaat varieert per mutatie, met een gemiddelde leeftijd tussen de 30-50 jaar. Dit gehoorverlies start typisch eerst op de hoge frequenties met een evolutie naar doofheid. DFNA9 wordt veroorzaakt door mutaties in het COCH gen (Coagulation Factor C Homology), dat zich op chromosoom 14q12-13 bevindt en codeert voor het eiwit cochlin (550 basenparen groot), dat vooral tot expressie komt in het binnenoor tussen de zenuwvezels in het ganglion spirale en het sensorisch epitheel. Meer dan 20 mutaties werden totnutoe beschreven in regio's zoals Noord-Amerika, Japan, Australië, Koreaen België/Nederland. De primaire doelstelling is een in-vitro proof-of-principle voor een gentherapeutische strategie om mutant cochlin expressie uit te schakelen in het binnenoor met behulp van Anc80L65AAV/CRISPR/Cas9-gemedieerde genetische modificatie. Deze methode zal eerst bestudeerd worden in cellijnen om verdere studies te ondersteunen in een fundamenteel diermodel met abnormale expressie van cochlin.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Rompaey Vincent
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Camp Guy
• Co-promotor: Van de Heyning Paul

Onderzoeksgroep(en)

• Translationele Neurowetenschappen (TNW)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ontwikkeling van drie-dimensionele (3D) in vitro celcultuurmodellen voor humaan neuro-immunologisch onderzoek is momenteel een belangrijke onderzoeksrichting in medisch celbiologisch onderzoek. Alhoewel verschillende protocollen reeds beschreven zijn voor generatie van humane 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 van immuuncellen en een functionele bloedhersenbarrière (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 humane neuro-immuunprocessen in vitro te bevorderen. Hiervoor zullen isogene 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 eiwitten groei- en structurele ondersteuning kunnen geven. Bijkomend zullen hESC-afgeleide astrocyten en endotheelcellen gebruikt worden om een BHB model te genereren als fysische barrière voor hESC-afgeleide macrofagen. 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 evalueren en aan te passen voor onderzoeksdoeleinden in de biomedische industrie. Eens geoptimaliseerd zal deze technologie tevens aangewend worden om eigen onderzoekslijnen verder te ondersteunen waarbij we het therapeutisch effect van interleukine 13 (IL13)-gebaseerde immunomodulatie verder willen onderzoeken in experimentele modellen van hypoxie en hypoglycemie (cfr. hersenberoerte). Eens gevalideerd, geloven we dat implementatie van deze technologie door onderzoeksinstellingen en/of farmaceutische industrie een grote impact kan hebben niet alleen op de betrouwbaarheid van preklinische evaluatie van nieuwe medicatie, en hieruit voortvloeiend op de medische en sociale investeringen in onze gezondheidszorg, maar tevens ook toepassingen zal vinden in humaan toxicologisch onderzoek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Van Breedam Elise

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project website

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

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 en de afwezigheid van immuuncellen. 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 geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC)-afgeleide neuronen, astrocyten en microglia, met als groeisubstraat gedecellulariseerde muis hersensneden, waardoor originele hersen ECM groei- en structurele ondersteuning kan geven. 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 aan te passen voor onderzoeksdoeleinden in de biomedische industrie. Eens geoptimaliseerd zal deze technologie tevens aangewend worden om eigen onderzoekslijnen verder te ondersteunen waarbij we het therapeutisch effect van interleukine 13 (IL13)-gebaseerde immunomodulatie verder willen onderzoeken in experimentele modellen van hypoxie en hypoglycemie. Eens gevalideerd, geloven we dat implementatie van deze technologie door farmaceutische industrie een grote impact kan hebben op de betrouwbaarheid van pre-klinische evaluatie van nieuwe medicatie, en hieruit voortvloeiend op de medische en sociale investeringen in onze gezondheidszorg.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Quarta Alessandra

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Experimentele Hematologie (LEH)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Homeostatische mechanismen in de hersenen zijn noodzakelijk voor het behoud van vitale hersenfuncties. Gezien het neuroprotectieve karakter van neuroglobine ontpopt dit zuurstofbindend eiwit zich tot potentieel sleuteleiwit in deze processen. Aan de hand van in vivo en afgeleide in vitro modellen wordt de rol van neuroglobine in neuroprotectie en 17β-estradiol geïnduceerde neuroplasticiteit en neurogenese bestudeerd om inzicht te verwerven in de onderliggende moleculaire mechanismen van deze levensnoodzakelijke en fundamentele hersenfuncties.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Luyckx Evi

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze applicatie beoogt de aanschaf van een innovatief microscopisch platform om levende cellen, weefselstalen en levende, kleinere modelorganismen in drie dimensies aan hoge snelheid en met uitstekende resolutie en contrast te visualiseren. Wat het systeem uniek maakt, is de light-sheet module. Deze is gebaseerd op een loodrechte opstelling van laser-gegenereerde, micrometer-fijne vlakbelichting en gevoelige one-shot opnames. Een naadloze integratie met de confocale microscoop maakt het mogelijk om eenzelfde staal in beeld te brengen van micro- tot mesoschaal. Het toestel heeft een brede applicatieradius in de neurowetenschappen, onder meer om neurodegeneratie en –regeneratie te bestuderen (bv. whole brain imaging, optogenetica), maar zal ook meteen van nut zijn in zeer uiteenlopende onderzoeksvelden zoals het cardiovasculair onderzoek (bv. plaquevorming en stabiliteit), plantbiologie (bv. proteïne lokalisatie tijdens plantgroei) en ecotoxicologie (bv. teratogeniciteit en ontwikkelingsdefecten in zebravis). Het modulaire karakter van het systeem, laat bovendien toe om snel in te spelen op wijzigende onderzoeksvragen door gerichte uitbreidingen mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Timmermans Jean-Pierre
• Co-promotor: Adriaensen Dirk
• Co-promotor: De Meyer Guido
• Co-promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: D'Haese Patrick
• Co-promotor: Giugliano Michele
• Co-promotor: Jordanova Albena
• Co-promotor: Keliris Georgios A.
• Co-promotor: Knapen Dries
• Co-promotor: Maudsley Stuart
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Glioblastoma multiforme, de meest frequent voorkomende hersentumor, vormt een grote uitdaging voor het centraal zenuwstelsel. Hoewel in de literatuur verscheidene voorbeelden van succesvolle profylactische anti-glioma vaccinatieprotocols in muizen te vinden zijn, schieten deze strategieën steeds tekort in therapeutische vaccinatieschema's. Omwille hiervan willen we in dit project onderzoeken (1) welke immuniteit-gerelateerde veranderingen optreden tijdens de groei van een glioma, (2) wat de invloed is van therapeutische anti-glioma vaccinatie op het immuunsysteem, en (3) of de modulatie van het intratumorale microklimaat de therapeutische efficiëntie van perifere anti-glioma vaccinatie kan verbeteren (i.e. combinatie-therapie).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Hoornaert Chloé

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Vernietigende inflammatoire responsen in het centrale zenuwstelsel (CZS) zijn een kenmerk van neurodegeneratieve pathologieën, met multiple sclerosis (MS) en hersentrauma als uitstekende voorbeelden die de complexe interactie aantonen tussen CZS microglia en letsel-infiltrerende leukocyten. Letsel-geassocieerde inflammatoire responsen, zowel in de acute als in de chronische fase, worden geclassificeerd als zeer pro-inflammatoir. In deze context wordt het algemeen aangenomen dat een functionele conversie van een pro-inflammatoir M1 microglia/macrofaag fenotype, welk zeer overtuigend aangetoond kan worden in ernstige CZS letsels, in een M2a immuunmodulerend microglia/macrofaag fenotype een gunstig effect kan hebben op het ziekteverloop. Gebruikmakende van onze uitgebreide expertise met betrekking tot celimplantatie in het CZS richt ons huidig onderzoek zich op de in vivo modulatie van neuro-inflammatoire responsen door intracerebrale implantatie van mesenchymale stamcellen (MSC) genetisch gemodificeerd ter expressie van interleukine (IL)13, een krachtige stimulator voor het M2a fenotype in macrofagen. We toonden reeds aan in het cuprizone (CPZ) muismodel voor CZS inflammatie en demyelinatie dat microglia onderdrukking en daaropvolgende bescherming tegen demyelinatie plaatsgrijpt bij de aanwezigheid van M2a gepolariseerde macrofagen na de implantatie van IL13-exprimerende MSC. Ons onderzoek verderzettend, dit PhD project zal zich enerzijds richten op het ontrafelen van de in vivo signaalsequenties die leiden tot IL13-gemedieerde inductie van het M2a fenotype in MSC implant-infiltrerende macrofagen in het CZS, en anderzijds op het ontrafelen van de cellulaire interacties waarmee M2a macrofagen de ontwikkeling van microglia/macrofaag-gemedieerde neuro-inflammatie kunnen moduleren. Door de uitvoering van dit project hopen we: (i) de immunologische consequenties van MSC implantatie in het CZS verder te ontrafelen, en (ii) een preklinische rationale aan te bieden voor het gebruik van IL13 als immuunmodulator in het CZS.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Lion Eva
• Co-promotor: Praet Jelle
• Mandaathouder: Quarta Alessandra

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Der Linden Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Vanden Berghe Wim
• Mandaathouder: Kara Firat

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Homeostatische mechanismen in de hersenen zijn noodzakelijk voor het behoud van vitale hersenfuncties. Gezien het neuroprotectieve karakter van neuroglobine ontpopt dit zuurstofbindend eiwit zich tot potentieel sleuteleiwit in deze processen. Aan de hand van in vivo en afgeleide in vitro modellen wordt de rol van neuroglobine in neuroprotectie en 17β-estradiol geïnduceerde neuroplasticiteit en neurogenese bestudeerd om inzicht te verwerven in de onderliggende moleculaire mechanismen van deze levensnoodzakelijke en fundamentele hersenfuncties.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Dam Debby
• Co-promotor: Van Der Linden Annemie
• Mandaathouder: Luyckx Evi

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Glioblastoma multiforme, de meest frequent voorkomende hersentumor, vormt een grote uitdaging voor het centraal zenuwstelsel. Hoewel in de literatuur verscheidene voorbeelden van succesvolle profylactische anti-glioma vaccinatieprotocols in muizen te vinden zijn, schieten deze strategieën steeds tekort in therapeutische vaccinatieschema's. Omwille hiervan willen we in dit project onderzoeken (1) welke immuniteit-gerelateerde veranderingen optreden tijdens de groei van een glioma, (2) wat de invloed is van therapeutische anti-glioma vaccinatie op het immuunsysteem, en (3) of de modulatie van het intratumorale microklimaat de therapeutische efficiëntie van perifere anti-glioma vaccinatie kan verbeteren (i.e. combinatie-therapie).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Hoornaert Chloé

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: De Vocht Nathalie

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Giugliano Michele
• Co-promotor: Jorens Philippe
• Co-promotor: Pauwels Patrick
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ysebaert Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Pauwels Patrick
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ysebaert Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Pauwels Patrick
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Ysebaert Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bij stamcelonderzoek speelt MRI beeldvorming een cruciale rol om te kunnen bepalen of toegediende stamcellen het doelwitorgaan bereiken, lokaal overleven, differentiëren en deel zullen uitmaken van het aangetaste weefsel. Echter, kennis m.b.t. de interactie van contrastpartikels met (sub)cellulaire structuren ontbreekt. In dit project zullen geavanceerde TEM technieken worden toegepast om verschillende types MRI contrastpartikels en opladingstechnieken voor neurale stamcellen te onderzoeken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bals Sara
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Van Der Linden Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gedurende de voorbije 3 jaar (1ste FWO post-doctoraal mandaat) richtte ons onderzoek zich in eerste instantie op de ontwikkeling van multimodale beeldvormingstechnieken, waaronder in vivo 'magnetische resonantie' en 'bioluminescentie' beeldvorming en post-mortem histologische analyse, ter detectie en karakterisering van stamcelimplantaten in het CZS bij muizen. Combinatie van deze 3 technieken laat ons nu toe om in vivo overleving en differentiatie van geïmplanteerde mesenchymale en neurale stamcellen real-time op te volgen en histologisch te valideren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Hoewel verschillende studies functioneel herstel van letsels in het centraal zenuwstelsel (CZS) toeschrijven aan stamceltransplantatie, is er momenteel zeer weinig geweten over de eigenlijke fysiologie van getransplanteerde stamcellen. Verdere studie naar het in vivo migratiepotentieel van verschillende stamceltypes is bijgevolg noodzakelijk om stamceltherapieën te valideren en/of te verbeteren. Bijgevolg willen we in dit onderzoeksproject in eerste instantie onderzoek verrichten naar de in vivo migratiecapaciteit van BMSC en NSPC naar hersen- en ruggenmergletsels in een muismodel voor EAE, gebruikmakende van in vivo bioluminescentie- en magnetische resonantie beeldvorming en post-mortem histologische analyse. Als positieve controle voor celmigratie naar EAE letsels in het CZS zullen dezelfde beeldvormingstechnieken gebruikt worden ter opvolging van "myelin oligodendrocyte glycoprotein" (MOG)-specifieke T-cellen. Tevens zal het expressieprofiel van verschillende chemokinereceptoren en adhesiemoleculen op deze drie celtypes bepaald worden om onderliggende verschillen in migratiecapaciteit te kunnen verklaren. Als werkhypothese stellen we dat transiënte genetische modificatie van BMSC en NSPC met mRNA, coderend voor chemokinereceptoren en/of adhesiemoleculen, de migratiecapaciteit van deze cellen naar EAE letsels in het CZS kan verhogen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: De Vocht Nathalie

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In voorliggend project willen we de haalbaarheid en toepasbaarheid van tolerogene DC en Treg als cellulaire mediatoren om pathogene reacties in MS patiënten te onderdrukken, klinisch en preklinisch onderzoeken. Huidig onderzoek zal de fundamentele basis leggen voor de eventuele latere ontwikkeling van een cellulair vaccin voor de behandeling van MS. Patiënten die lijden aan MS zouden in de toekomst gevaccineerd kunnen worden met tolerogene DC en/of immuunonderdrukkende Treg om alzo autoreactieve T-cellen, die autoimmuniteit veroorzaken, te elimineren of te inactiveren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Tendeloo Vigor
• Co-promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Cools Nathalie
• Co-promotor: Cras Patrick
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Ysebaert Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project onderzoeken we de bijdrage van innate (microglia) en adaptieve (T-cellen) immuunresponsen die bijdragen tot de immunologische afstoting van allogene stamcelimplantaten in de hersenen van immuuncompetente muizen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit onderzoeksproject willen we in eerste instantie onderzoek verrichten naar de ontwikkeling van een geoptimaliseerd protocol voor gecombineerde magnetische resonantie en bioluminescentie beeldvorming ter detectie van stamcellokalisatie en -overleving in vivo na intracraniale transplantatie van mesenchymale en neurale stamcellen. Daaropvolgend willen we de ontwikkelde technieken gebruiken om stamcelmigratie en - overleving te bestuderen en te moduleren in een muis proefdiermodel van neurotrauma na intraveneuze of intracraniale (contralateraal) transplantatie van mesenchymale en neurale stamcellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: De Vocht Nathalie

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit EU project zullen partners UA (Antwerpen) en KUL (Leuven) onderzoeken of transiënte genetische modificatie van navelstrengbloed en beenmerg hematopoïetische stamcellen met mRNAs coderend voor transcriptiefactoren, groeifactoren en receptoren (allen betrokken in zelfhernieuwing en migratie van stamcellen) resulteert in een verbeterde in vivo repopulatie van SCID muizen. Dit onderzoek zal bijdragen tot een verbeterde methodologie voor hematopoïetische stamceltransplantatie bij volwassenen en kinderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Van Bockstaele Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Stamceltransplantatie na neurotrauma is een veelbelovende onderzoeksrichting in huidig biomedisch onderzoek. Echter, er is weinig gekend over effectieve migratie en overleving van getransplanteerde stamcelpopulaties op plaats van trauma. Dit project beoogt de ontwikkeling van genetisch gemodificeerde adulte en embryonale stamcelpopulaties die na transplantatie in getraumatiseerde muis hersenen opgevolgd kunnen worden via MRI en BLI.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Der Linden Annemie
• Co-promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Bio-imaging lab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project stellen we als hypothese dat transplantatie van zeer specifiek gedefinieerde embryonale stamcel-afgeleide neurale stamcellen (ES-NSC), genetische gemodificeerd ter secretie van neurotrofe factoren, zal bijdragen tot versneld en/of verbeterd herstel na TBI en SCI. Dit versnelde en/of verbeterde herstel kan het gevolg zijn van: A) een verminderd secundair neuraal verlies door secretie van neurotrofe factoren, en/of B) een verhoogd neuraal herstel door functionele integratie van getransplanteerde ES-NSC en /of gerekruteerde endogene NSC.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De doelstelling van dit doctoraal onderzoek is nagaan of functioneel en histologisch herstel na ruggenmergtrauma bij de rat versneld of verbeterd kan worden door stamceltherapie, al dan niet in combinatie met kooiverrijking en chondroitinase behandeling.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Jorens Philippe
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Ronsyn Mark

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Transplantatie van embryonale stamcel-afgeleide neurale progenitor cellen (ES-NPC) zal een belangrijke optie worden voo behandeling van neurologische traumata. Echter, door technische beperkingen zullen hoogstwaarschijnlijk NPC afgeleid van allogene ES cellen gebruikt worden voor transplantatie. Dit project onderzoekt verschillende immunologische strategieën om afstoting van muis ES-NPC te voorkomen na transplantatie in hersenen van MHC-incompatibele muizen .

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Ghosh Shyama

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Neurologische traumata komen voor bij sport-, werk- en verkeersongevallen en leiden vaak tot morbiditeit en mortaliteit bij volwassenen en kinderen. Een veelbelovende therapie voor neurologische beschadiging is stamceltransplantatie. Dit project onderzoekt of transplantatie van adulte en embryonale stamcellen, genetisch gemodificeerd met neurale groeifactoren, kan bijdragen tot herstel na traumatisch hersenletsel bij muizen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tot op heden bestaat er voor centraal zenuwstelseltrauma (zowel hersen- als ruggemergtrauma) geen effectieve therapeutische behandeling. Ons onderzoek richt zich: 1) op de transplantatie van uit embryonale stamcellen gedifferentieerde zenuwcellen om alzo beschadigd zenuwweefsel te vervangen, en 2) de transplantatie van genetisch gemodificeerde adulte stamcellen om door secretie van neurotrofe factoren functieherstel van het beschadigd zenuwweefsel te bekomen. Ons onderzoek zal opgedeeld worden in twee deelonderzoeken: een spinaal traumamodel en een hersentraumamodel. Bij het spinaal traumamodel zal er bij de rat een chirurgische dwarslaesie uitgevoerd worden, waarna op verschillende tijdstippen al dan niet genetisch gemodificeerde adulte/embryonale stamcellen getransplanteerd worden in het ruggemerg. De getransplanteerde ratten worden vervolgens opgevolgd naar functioneel herstel aan de hand van de internationaal aanvaarde BBB-score. Voor het hersentraumamodel, dat geïnduceerd wordt bij de muis dmv een gewichtsimpactie op de schedel, zullen er op verschillende tijdstippen al dan niet genetisch gemodificeerede adulte/embryonale stamcellen getransplanteerd worden in de hersenen. Functioneel herstel bij de getransplanteerde muizen wordt vervolgens geëvalueerd via standaard cognitieve en motorische testen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Jorens Philippe
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Ronsyn Mark

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks vernieuwde chirurgische methoden, farmacologische behandelingen en functionele neurologische stimulatiemethoden, blijven hersen- en ruggenmergletsels nog steeds een groot medisch en maatschappelijk probleem met zware emotionele en sociale implicaties, waardoor de noodzaak voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën die verder reiken dan revalidatie alleen zich opdringt. Stamcelonderzoek biedt veelbelovende vooruitzichten voor de ontwikkeling van nieuwe methoden voor het herstel of de vervanging van door verwonding of ziekte beschadigde weefsels of cellen. Stamcellen bezitten immers de mogelijkheid om te differentiëren naar neurale fenotypes, wat zou toelaten om cerebrale en spinale neuronen, astrocyten en oligodendrocyten te vervangen op lange termijn. De doelstelling van dit project is te onderzoeken of embryonale stamcellen, zowel muis als mens, genetisch opgeladen met mRNA coderend voor neurale sleutelregulatoren, in staat zijn in vitro en in vivo (muis model) te differentiëren tot neurale celtypes.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Mandaathouder: Van den Eeden Leen

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Alhoewel voor een aantal kankers reeds tumorspecifieke antigenen beschreven zijn, blijkt een im-muunrespons tegen deze tumorantigenen vaak onefficiënt of onbestaande te zijn. Een mogelijke ver-klaring hiervoor is dat tumorcellen op zichzelf niet functioneren als antigeenpresenterende cellen (APC) en er aldus ook geen immuunrespons opgewekt kan worden. Om deze reden is gentransfer in dendritische cellen (DC), welke zeer potente antigeenpresenterende cellen van het immuunsysteem zijn, een bruikbare strategie voor de ontwikkeling van een tumorimmunotherapie. In vitro gekweekte humane dendritische cellen zullen getransfecteerd worden met mRNA coderend voor tumorgeasso-ciëerde/specifieke genproducten of opgeladen worden met het volledige antigenisch spectrum van tumorcellen (tumorextracten, cellysaten of totaal RNA). Na cocultivatie met autologe CD8+ T-ceIlen zal nagegaan worden of de gekweekte cytotoxische T-cellen een directe specificiteit bezitten tegen tumorcellen. Deze experimenten zullen gericht zijn op het ontwikkelen van een DC-gebaseerd in vitro immunotherapie protocol voor colonkanker, cervixkanker en lymfomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Alhoewel voor een aantal kankers reeds tumorspecifieke antigenen beschreven zijn, blijkt een im-muunrespons tegen deze tumorantigenen vaak onefficiënt of onbestaande te zijn. Een mogelijke ver-klaring hiervoor is dat tumorcellen op zichzelf niet functioneren als antigeenpresenterende cellen (APC) en er aldus ook geen immuunrespons opgewekt kan worden. Om deze reden is gentransfer in dendritische cellen (DC), welke zeer potente antigeenpresenterende cellen van het immuunsysteem zijn, een bruikbare strategie voor de ontwikkeling van een tumorimmunotherapie. In vitro gekweekte humane dendritische cellen zullen getransfecteerd worden met mRNA coderend voor tumorgeasso-ciëerde/specifieke genproducten of opgeladen worden met het volledige antigenisch spectrum van tumorcellen (tumorextracten, cellysaten of totaal RNA). Na cocultivatie met autologe CD8+ T-ceIlen zal nagegaan worden of de gekweekte cytotoxische T-cellen een directe specificiteit bezitten tegen tumorcellen. Deze experimenten zullen gericht zijn op het ontwikkelen van een DC-gebaseerd in vitro immunotherapie protocol voor colonkanker, cervixkanker en lymfomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Berneman Zwi
• Mandaathouder: Ponsaerts Peter

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject