Onderzoek Rosa Rademakers

Abstract

TMEM106B haplotypes zijn geïdentificeerd als risicofactoren voor neurodegeneratieve ziekten zoals Frontotemporale Lobaire Degeneratie met TDP-43 aggregaten (FTLD-TDP) en de ziekte van Alzheimer (AD) en gezonde veroudering, wat suggereert dat zij de kwetsbaarheid van neuronen bepalen. Deze haplotypes reguleren de expressie van TMEM106B, een lysosomaal type II transmembraan eiwit, waarbij het risico haplotype zorgt voor een lichte toename van de expressie. In dit project veronderstel ik dat subtiele veranderingen in TMEM106B expressie de neuronale fitness bepalen door de lysosomale fysiologie te ontregelen. Om dit te bestuderen zal ik isogene PSC-afgeleide corticale neuronen genereren met verschillende TMEM106B expressieniveaus: een volledige knock-out (TMEM106B-/-) en een induceerbare-reversibele overexpressie (TMEM106BOE) model. Deze zullen getransplanteerd worden in de hersenen van AppNL-G-F en Grn-/- muizen als modellen van AD en FTLD-TDP, om te analyseren hoe een neurodegeneratieve omgeving de neuronen op een TMEM106B expressie-afhankelijke manier beïnvloedt. Ten slotte zal ik diepgaande karakterisering uitvoeren van de lysosomen in deze neuronen en deze resultaten valideren in de getransplanteerde hersenen. Dit project beoogt licht te werpen op het moleculaire mechanisme waarmee TMEM106B-expressie de kwetsbaarheid van neuronen regelt door de integratie van informatie gerelateerd aan neuropathologie en lysosomale dysfunctie in de getransplanteerde neuronen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: Mancuso Renzo
• Mandaathouder: Lastra Osua Miranda

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Neurodegeneratieve ziektes zijn een groeiende belasting voor patiënten, onze maatschappij en het gezondheidssysteem, maar therapeutische doorbraken blijven beperkt ondanks intens onderzoek. Wij bestuderen genetische factoren in frontotemporale dementie om zo sleutelfactoren te identificeren die betrokken zijn vroeg in het ziekteverloop, aangezien de helft van de patienten geen genetische diagnose heeft en dus geen doelwit voor (precisie) behandeling. Hier stel ik voor om dit probleem aan te pakken van twee kanten, 1) tandem repeat lengte variatie en expansies en 2) somatische varianten in de hersenen. Er is bewijs voor de betrokkenheid van beide variant types, maar een systematische studie is nodig om hun bijdrage tot FTD te bepalen. Een cruciaal deel van dit project is de ontwikkeling van software voor de genoom-wijde karakterisatie van tandem repeat variatie, en een database voor populatie-wijde repeat lengtes. Dit onderzoek is mogelijk geworden nu nieuwe sequencing technologieën bruikbaar zijn voor grote populaties. Ik zal de rol als causale en risico variant bestuderen voor tandem repeat expansies, met korte en lange fragment sequencing. Bijkomend zal ik somatische single nucleotide varianten opvolgen met lange fragment single nucleus transcriptomics, en somatische structurele varianten identificeren met diepe genoom sequencing van gesorteerde neuronen. Finaal zullen we cell-vrij DNA in plasma en CSF bekijken als een biomarker voor de vroege diagnose van neurodegeneratie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Mandaathouder: De Coster Wouter

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale degeneratie met TDP-43 pathologie (FTLD-TDP) is een heterogene neurodegeneratieve aandoening. Patiënten presenteren met stoornissen in persoonlijkheid, gedrag of taal en overlijden binnen enkele jaren. Identificatie van twee FTLD-TDP-genen (progranuline (GRN) en C9orf72) gaf belangrijk inzicht in mogelijke ziektemechanismen en leidde tot recent gestarte klinische studies in genetische FTLD-TDP-subtypes. Voor patiënten zonder bekende mutaties blijven de ziektemechanismen echter onduidelijk, zonder hoop op behandeling. Wij veronderstellen dat een subgroep van FTLD-TDP-patiënten zonder bekende mutaties (FTLD-TDP type A) ziektemechanismen deelt met GRN-mutatiedragers en baat zou kunnen hebben bij de behandelingen die in ontwikkeling zijn. In dit project gebruiken we long-read DNA-sequencing om tot nu toe onontdekte ziekte-geassocieerde mutaties bij FTLD-TDP type A-patiënten te identificeren (WP1). Long-read cDNA-sequencing en single-nuclei transcriptomics zullen worden uitgevoerd om expressieveranderingen te correleren met mogelijke pathogene varianten en om bijkomend inzicht te verschaffen in FTLD-TDP type A-ziekte mechanismen (WP2). Ten slotte zullen we de waarde beoordelen van translatieproducten van differentieel geëxpresseerde genen of FTLD-TDP type A-specifieke transcripten als vloeibare biomarkers (WP3). Deze studies zullen de onderliggende mechanismen, de diagnose en de mogelijkheid op toekomstige behandeling van FTLD-TDP type A-patiënten verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: De Coster Wouter

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale lobaire degeneratie (FTLD), de tweede meest voorkomende dementie in personen onder de 65 jaar na de ziekte van Alzheimer, is een onbehandelbare ziekte die de frontale en temporale hersenregio's aantast. De atrofie in deze hersengebieden wordt veroorzaakt door de abnormale aggregatie van ziekte eiwitten, zoals TDP-43. In 2010 werden varianten in TMEM106B geïdentificeerd als genetische risicofactor voor FTLD en als de belangrijkste modulator van het ziekterisico bij patiënten met progranuline (GRN) mutaties (FTLD-GRN). Meer recente studies identificeerde TMEM106B ook in verschillende hersenaandoeningen en het verouderingsproces, en als een ziektemodulator in kanker en Covid-19. Het belang van dit lysosomaal eiwit TMEM106B in deze uiteenlopende ziekten benadrukt de noodzaak om onze kennis in de biologie en functie van TMEM106B te verbeteren. In dit project zullen we TMEM106B karakteriseren en de rol van TMEM106B in vesikel transport (endo- en exocytose) en extracellulaire vesikels onderzoeken. Door deze processen te moduleren, zouden varianten in TMEM106B de verspreiding van ziekte-eiwitten in hersenen kunnen beïnvloeden. Verder zullen we de rol van TMEM106B in FTLD-GRN onderzoeken en de ziekte-interactie tussen TMEM106B en GRN bestuderen. Onze bevindingen zullen ook waarde hebben buiten het domein van neurodegeneratie door onze kennis van TMEM106B en diens rol in de endolysosomale pathway te vergroten, wat zou kunnen leiden tot nieuwe therapeutische inzichten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De hoofdmissie van de Neuromics Kernfaciliteit (NSF) is het aanbieden van technologische ondersteuning en diensten binnen de kerndomeinen van haar expertise: long-read en short-read sequencing, optioneel gevolgd door gestroomlijnde data-analyse. NSF ontvangt subsidie van UA als kernfaciliteit sinds 2007, met de initiële opdracht om hoge kwaliteit Sanger sequencing diensten te leveren. Sindsdien is NSF geëvolueerd naar een belangrijk competentiecentrum dat betaalbare ondersteuning aanbiedt met genoomtechnologie van de hoogste plank. NSF heeft sinds haar start ondersteuning geboden aan meer dan 40 UA-geaffilieerde groepen en samengewerkt met meer dan 230 onderzoeksgroepen en bedrijven. Door haar positie binnen het Centrum voor Moleculaire Neurologie en affiliaties met de Faculteit voor Farmaceutische, Biomedische en Diergeneeskundige Wetenschappen (UA) en het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB), is NSF perfect gepositioneerd om ondersteuning te bieden aan biologisch onderzoek en zich toe te leggen op de noden van diverse onderzoeksgroepen. NSF werd opgericht in 2017 door het samenvoegen van de Genetische Ondersteuningsfaciliteit (GSF) met ondersteuningsdiensten in data-analyse en microscopie om bestaande expertise te centraliseren. In 2017 breidde NSF haar diensten uit en vandaag ondersteunt ze een brede waaier van veelgevraagde toepassingen zoals sequencing, kwaliteitscontrole, staalvoorbereiding, library voorbereiding en data analyse, gebruikmakend van intern ontwikkelde analytische pipelines. Als UA Kernfaciliteit zal NSF haar expertise blijven aanbieden aan onderzoekers van UA, VIB en derde partijen. NSF zal blijven samenwerken, ondersteunen en troubleshooten binnen al haar kennisdomeinen, en dat voor een zeer betaalbare prijs voor UA medewerkers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: Sleegers Kristel
• Co-promotor: Strazisar Mojca

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale lobaire degeneratie (FTLD) is een vroeg optredende vorm van dementie die 10-20% van alle gevallen van dementie vertegenwoordigt. Het wordt gekenmerkt door het verlies van neuronen in de frontale en temporale lobben, wat resulteert in een dramatische impact op de menselijke kernkwaliteiten, waaronder persoonlijkheid, inzicht en verbale communicatie. Aggregaten van het TAR DNA-bindende eiwit 43 (TDP-43) zijn het kenmerk van het meest voorkomende pathologische subtype van FTLD (FTLD-TDP). Belangrijk is dat het onderzoeksgebied van neurodegeneratie het afgelopen decennium is verschoven van een op geaggregeerde eiwitten gerichte visie naar het concept van een meercellige hypothese voor zowel het ontstaan als het voortbestaan van deze ziekten. Genetische studies hebben aanzienlijk bijgedragen aan het ontcijferen van het cellulaire substraat van neurodegeneratie. Met betrekking tot FTLD identificeerde het Rademakers-laboratorium mutaties met verlies van functie in progranuline (GRN) als een van de belangrijkste genetische oorzaken van FTLD. Ze beschreven ook TMEM106B genetische varianten als de eerste genetische risicofactor voor FTLD-TDP en ontdekten dat TMEM106B beschermende varianten de penetrantie van GRN-mutaties in de ziekte drastisch kunnen verminderen. GRN en TMEM106B zijn verrijkt in afzonderlijke cellulaire compartimenten (respectievelijk microglia versus neuronen). Dit wijst op het feit dat deze gerelateerde genetische factoren interageren vanuit meerdere cellulaire compartimenten. Onze hypothese is dan ook dat het genetische risico cellulaire reacties en fenotypes vormt die bepaalde ziektetoestanden in microglia bevorderen en de kwetsbaarheid van neuronen voor degeneratie veranderen. We stellen voor om dit concept te onderzoeken in de context van FTLD en andere ouderdoms-gebonden TDP-43 neuropathologieën met behulp van de gevestigde ziektegenen GRN en TMEM106B in respectievelijk microglia en neuronen. De studie van genotype-fenotype-interacties bij neurodegeneratie is echter niet triviaal, aangezien er een beperkte homologie is tussen mens en muis in termen van expressie van ziekte geassocieerde genen. Om deze beperking te overwinnen, heeft het Mancuso-lab een model ontwikkeld om voor de mens relevante genetische eigenschappen te bestuderen. Hierbij worden menselijke iPSC-afgeleide hersencellen via xenotransplantatie bestudeerd in een zieke hersenomgeving van muizen. In deze nieuwe samenwerking stellen de Rademakers en Mancuso labs voor om de impact van GRN en TMEM106B genetische varianten te onderzoeken door xenotransplantatie van microglia en neuronen afgeleid van iPSCs in FTLD (Grn- / -) en wild-type muizen. We plannen om 1) isogene series van iPSC-lijnen te genereren die GRN- en TMEM106B-mutaties bevatten; 2) de impact van GRN-deficiëntie in menselijke microglia bepalen en te bepalen of dit verlies voldoende is om neuropathologie in de muizenhersenen te induceren; en 3) bepalen of veranderingen in de expressie van TMEM106B in menselijke neuronen kan leiden tot gevoeligheid of bescherming tegen degeneratie, in vivo. Onze studies zullen belangrijke kennis opleveren over de diverse cellulaire processen die ten grondslag liggen aan FTLD en we verwachten dat de nieuwe inzichten die uit dit onderzoek voortkomen van onschatbare waarde zijn voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën voor FTLD-patiënten en aanverwante aandoeningen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: Mancuso Renzo

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale lobaire degeneratie (FTLD), de tweede meest voorkomende dementie in personen onder de 65 jaar na de ziekte van Alzheimer, is een onbehandelbare ziekte die de frontale en temporale hersenregio's aantast. De atrofie in deze hersengebieden wordt veroorzaakt door de abnormale aggregatie van ziekte eiwitten, zoals TDP-43. In 2010 werden varianten in TMEM106B geïdentificeerd als genetische risicofactor voor FTLD en als de belangrijkste modulator van het ziekterisico bij patiënten met progranuline (GRN) mutaties (FTLD-GRN). Meer recente studies identificeerde TMEM106B ook in verschillende hersenaandoeningen en het verouderingsproces, en als een ziektemodulator in kanker en Covid-19. Het belang van dit lysosomaal eiwit TMEM106B in deze uiteenlopende ziekten benadrukt de noodzaak om onze kennis in de biologie en functie van TMEM106B te verbeteren. In dit project zal ik TMEM106B karakteriseren en de rol van TMEM106B in vesikel transport (endo- en exocytose) en extracellulaire vesikels onderzoeken. Door deze processen te moduleren, zouden varianten in TMEM106B de verspreiding van ziekte-eiwitten in de hersenen kunnen beïnvloeden. Verder zal ik de rol van TMEM106B in FTLD-GRN onderzoeken en de ziekte-interactie tussen TMEM106B en GRN bestuderen. Onze bevindingen zullen ook waarde hebben buiten het domein van neurodegeneratie door onze kennis van TMEM106B en diens rol in de endolysosomale pathway te vergroten, wat zou kunnen leiden tot nieuwe therapeutische inzichten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Mandaathouder: Perneel Jolien

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale lobaire degeneratie (FTLD) is een overkoepelende term die verschillende neurodegeneratieve ziekten groepeert die worden gekenmerkt door de vernietiging van de frontale en temporale lobben van de hersenen. In dit voorstel richten we onze inspanningen op een relatief zeldzame subgroep van FTLD-patiënten met een ongebruikelijk klinisch fenotype en een uniforme pathologie die wordt gekarakteriseerd door FTLD met neuronale ophopingen samengesteld uit het fused in sarcoma (FUS) eiwit (FTLD-FUS). Meer dan een decennium na de eerste beschrijving is er geen vooruitgang geboekt in het begrijpen van de etiologie van deze subgroep van patiënten, waardoor de inspanningen van translationeel onderzoek ernstig worden belemmerd. Om deze leemte op te vullen, hebben we het internationale consortium FTLD-FUS opgericht. Door de systematische verzameling van hersenweefselmonsters en bijbehorende klinisch-pathologische gegevens van de meeste van de gerapporteerde FTLD-FUS-patiënten zullen we voor het eerst in staat zijn om de moleculaire onderbouwing van deze ziekte te ontcijferen. Op basis van zijn unieke klinische en pathologische kenmerken, veronderstellen we dat FTLD-FUS wordt veroorzaakt door genomische of epigenomische mutaties in één of een beperkt aantal ziektegenen. Het algemene doel van dit voorstel is om deze genetische en/of epigenetische factoren te identificeren door de studie van ons unieke, sterk gekarakteriseerde cohort van FTLD-FUS-patiëntmonsters. Wij maken hierbij gebruik van de modernste methodologieën die in staat zijn om een breed scala aan mogelijke genomische en epigenomische veranderingen te detecteren. Dit omvat NanoNOMeseq om gefaseerde methylering en chromatine-toegankelijkheid te identificeren, evenals genetische veranderingen zoals structurele variaties, en dit alles in een gecombineerde assay. Diepe transcriptomische profilering op het niveau van een enkele cel en bulkanalyses van volledige gentranscripten met behulp van long-read sequentietechnologieën in hersenweefsel van FTLD-FUS-patiënten en controles zal verder worden uitgevoerd om expressieveranderingen te correleren met mogelijke ziekte-bijdragende varianten en om belangrijk inzicht te verschaffen in de met FTLD-FUS geassocieerde ziektemechanismen. De identificatie van ziekteverwekkende of ziektemodificerende factoren voor FTLD-FUS zal cruciaal zijn voor het ophelderen van de pathogenetische mechanismen die ten grondslag liggen aan deze subgroep van FTLD-patiënten en uiteindelijk voor de ontwikkeling van curatieve therapieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: De Coster Wouter
• Mandaathouder: Alidadiani Sara

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale degeneratie (FTLD) is een groep ziekten die opmerkelijk is door het verlies van hersencellen in de temporale en frontale kwabben van de hersenen. FTLD omvat 10-20% van alle vormen van dementie en presenteert zich relatief vroeg in het leven, rond de leeftijd van 45-60 jaar. Het heeft een negatief effect op de kwaliteit van het leven en beïnvloedt persoonlijkheid, inzicht, verbale communicatie, sociaal gedrag en cognitie, met een progressieve verslechtering van al deze kenmerken. Een bijkomend kenmerk is de progressieve achteruitgang van de taal waarbij de spraak verslechtert en het onvermogen om woorden te begrijpen of objecten te benoemen, en sommige patiënten vertonen ook Parkinson-achtige bewegingsstoornissen. Bij autopsie van de hersenen worden verschillende eiwitten gevonden in de aangetaste hersengebieden van patiënten, waarbij de meeste patiënten accumulaties van de Tau- of de TDP-43-eiwitten vertonen. Een belangrijk obstakel bij de behandeling van FTLD is de moeilijkheid om het specifieke ziekte-eiwit te identificeren dat zich tijdens het leven in de hersenen van een patiënt ophoopt. Sommige klinische presentaties hebben een grote kans om de onderliggende pathologie te voorspellen, maar andere, waaronder het meest voorkomende klinische syndroom dat wordt gekenmerkt door gedrags- en persoonlijkheidsveranderingen, doen dat niet. Aangezien wordt verwacht dat FTLD-patiënten met ophopingen van Tau en TDP-43 verschillende behandelingen nodig hebben, en dergelijke behandelingen momenteel actief worden ontwikkeld, zijn er dringend biomarkers nodig die deze twee belangrijke pathologische subtypes kunnen onderscheiden. Het doel van dit project is om nieuwe FTLD-biomarkers te ontdekken met behulp van geavanceerde massaspectrometrie-analyse van bloedplasma- en cerebrospinale vloeistofmonsters. Dit project zal mogelijk worden gemaakt door unieke toegang tot FTLD-patiënten stalen en een innovatieve massa spectroscopie techniek om FTLD-specifieke eiwitten te identificeren. Het voorgestelde onderzoek zal het veld dichter bij klinisch relevante biomarker signaturen voor FTLD brengen die een onderscheid maken tussen FTLD-TDP- en FTLD-Tau-patiënten. Na voltooiing van dit project zullen onderzoekers en clinici in staat zijn om patiënten beter te stratificeren tussen typen FTLD in klinische onderzoeken. Dit zal op maat gemaakte resultaten mogelijk maken, en de ontwikkeling van specifieke therapieën, gebaseerd op de specifieke eiwitpathologie van de ziekte. Uiteindelijk zal het doel zijn om de best mogelijke kandidaat-biomarkers te identificeren voor verdere ontwikkeling tot klinische biomarkers die kunnen worden gebruikt om patiënten te behandelen met therapieën op maat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Jaarlijkse bijdrage van het BOF om het onderhoud van de gemeenschappelijke infrastructuur van het VIB Centrum voor Moleculaire Genetica te bekostigen. Deze infrastructuur bevat onder andere gespecialiseerde en geautomatiseerde toestellen van de Neuromics Service faciliteit, onze cel cultuur suite en de biobank.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze fondsen zijn gekoppeld aan mijn positie als gewoon hoogleraar ZAP-BOF om mijn breed onderzoeksprogramma rond frontotemporale dementie en gerelateerde aandoenigen uit te voeren. Ons onderzoek is gericht op de identificatie van causale en risicogenen en de daaropvolgende functionele studies met als uiteindelijk doel de identificatie van nieuwe targets voor de ontwikkeling van therapien en mogelijke biomerkers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Mandaathouder: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek in onze groep richt zich op de ontdekking en functionele karakterisatie van nieuwe ziektegenen die een rol spelen bij frontotemporale dementie (FTD) en aanverwante aandoeningen. Ons onderzoek geeft nieuwe inzichten in de ziektemechanismen die aan de basis liggen van FTD en draagt bij aan de ontwikkeling van biomerkers en therapieën voor neurodegeneratieve hersenziekten. Hoewel er de laatste jaren belangrijke vooruitgang is geboekt, blijft de diagnose van FTD vaak moeilijk en er zijn momenteel geen therapieën die de ziekte kunnen stoppen of vertragen. Dit illustreert de hoge nood voor meer kennis en een betere medische hulp voor FTD patiënten. Verschillende genen zoals GRN en C9orf72 zijn geassocieerd met FTD maar gezamenlijk verklaren de gekende genen minder dan 50% van de patiënten met FTD. Het is ook belangrijk te vermelden dat zelfs bij patiënten met mutaties in GRN en C9orf72, klinisch onderzoek heeft uitgewezen dat de aanvangsleeftijd en de klinische presentatie zeer variabel kan zijn. In een kleine groep mutatie dragers komt de ziekte zelfs nooit, of slechts op zeer late leeftijd, tot ontwikkeling wat het zeer moeilijk maakt voor genetische raadgevers om adequate informatie te verlenen aan FTD patiënten en hun aanverwanten. In deze context hebben we recent aangetoond dat genetische variaties in het gen coderend voor het transmembranair proteïne 106 b (TMEM106) in staat zijn de aanvangsleeftijd en presentatie van FTD patiënten te beïnvloeden. De overkoepelende hypothese van ons onderzoek is dat de inzichten in de genetische basis van FTD ons zullen leiden naar nieuwe inzichten in de ziektemechanismen van neurodegeneratie met mogelijke nieuwe pistes voor therapieën. Om een zo diep mogelijke kennis te vergaren van deze ziektemechanismen is het van groot belang dat we meerdere types van 'omics' data genereren, zoals genetische, epigenetische en proteome data van hersenweefsel, op het niveau van individuele cellen. Onze onderzoeksgroep gebruikt grote cohorten van patiënten en controles voor deze studies. Wanneer nieuwe ziektegenen worden geïdentificeerd worden er binnen ons laboratorium ook cel- en muismodellen ontwikkeld aan de hand van de nieuwste technologieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Frontotemporale kwabdegeneratie (FTLD) groepeert verschillende neurodegeneratieve ziekten die worden gekenmerkt door de progressieve degeneratie van de frontale en temporale kwabben van het menselijk brein. FTLD Patiënten lijden aan ernstige persoonlijkheids-, gedrags- of taalstoornissen en overlijden binnen enkele jaren, aangezien er tot nu toe geen behandeling voorhanden is. Dit project is gericht op het blootleggen van de moleculaire oorzaak van een zeldzame subgroep van FTLD met een uniforme pathologie die wordt gekenmerkt door neuronale insluitsels die het fused in sarcoma (FUS) eiwit (FTLD-FUS) bevatten. Meer dan een decennium na de eerste beschrijving hebben we slechts een zeer beperkt begrip van de etiologie van dit ziektesubtype, waardoor translationele onderzoeksinspanningen ernstig worden belemmerd. Om deze kennislacune op te vullen, hebben we het internationale consortium voor FTLD-FUS opgericht en hersenweefselmonsters en bijbehorende klinisch-pathologische gegevens van FTLD-FUS-patiënten verzameld met als doel de moleculaire onderbouwing ervan te ontcijferen. State-of-the-art methodologieën, waaronder de recent ontwikkelde NanoNOMeseq, zullen worden gebruikt om een breed scala aan mogelijke genomische en epigenomische veranderingen vast te leggen. Sequencing van individuele hersen cellen en bulkanalyses van volledige transcripten met behulp van long-read sequencing zullen ook worden uitgevoerd. Proteomische analyse zal broodnodige inzichten verschaffen in ziektemechanismen door ziekte-geassocieerde veranderingen in eiwitoplosbaarheid en post-translationele modificaties bloot te leggen. We zullen ook de eerste humane stamcelmodellen van FTLD-FUS-patiënten ontwikkelen om toekomstige translationele studies mogelijk te maken. De identificatie van ziekteveroorzakende of modificerende factoren zal leiden tot een moleculair begrip van FTLD-FUS en zal ons vermogen om nieuwe behandelingen voor patiënten te ontwikkelen aanzienlijk vergroten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De meerderheid van de genetische verschillen tussen mensen bestaat uit structurele varianten, maar deze zijn ondergerepresenteerd met de huidige technologieën. Met lange fragment nanopore sequencing kunnen we ongeveer 25000 structurele varianten vinden per genoom, wat we zullen doen voor een cohort van 200 controle individuen en patiënten met frontotemporale dementie of de ziekte van Alzheimer. Ik zal structurele variant detectie optimaliseren, samen met het detecteren van repeat expansies en single nucleotide varianten in repetitieve sequenties. Door een nauwkeurige selectie van dit cohort zullen we in staat zijn om zeldzame en meer frequente structurele varianten te vinden die associatie signalen kunnen verklaren van bestaande studies of de ziekte veroorzaken in kleine families. In de volgende fase zullen de geïdentificeerd varianten gegenotypeerd worden in bestaande data van korte fragment sequencing van 20000 individuen met neurodegeneratieve hersenziekten en gezonde controles door recent ontwikkelde graph genoom methodes. Ik zal varianten met een rol in neurodegeneratie kunnen vinden met associatie testen op de structurele varianten. Omdat nanopore sequencing ook modificaties van nucleotiden kan herkennen zal ik methylcytosine kwantificeren per parentaal haplotype. Dit zal ik integreren met bestaande data van RNA en eiwit expressie studies en geidentificeerde varianten, en zo een betere functioneel begrip en identificatie van cis-regulatorische varianten mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Mandaathouder: De Coster Wouter

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

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

Cruciale inzichten in cel- en ontwikkelingsbiologie zijn te danken aan technologie om levende cellen te visualiseren. Uit de groeiende complexiteit van cellulaire modellen en de precisie waarmee ze genetisch gemanipuleerd kunnen worden, volgt de nood aan meer geavanceerde microscopie. Kort samengevat vraagt modern, overkoepelend celonderzoek (ofte cellomica) lichtefficiënte, intelligente en interactieve beeldvormingsmethoden. Om deze gedeelde nood in te vullen, heeft ons consortium een innovatief platform geïdentificeerd dat snelle, minimaal invasieve visualisatie mogelijk maakt van kleine tot middelgrote stalen (cellen tot organoïden) aan hoge resolutie, zodat processen in beeld gebracht kunnen worden die reiken van voltage fluctuaties tot opeenvolgende celdelingen. Om enkel de relevante biologie te visualiseren – en daardoor ook een hogere doorvoer te verzekeren – is het systeem uitgerust met online beeldherkenning. En, om gerichte verstoringen mogelijk te maken, zoals lokale beschadiging of optogenetische activatie, kunnen kleine regio's selectief in het beeldveld belicht worden. Dankzij een dergelijke controle wordt het mogelijk om (sub-)cellulaire processen met ongekend detail te bestuderen. Het platform zal aangewend worden in verscheidene speerpuntonderzoeksvelden, waaronder neurowetenschappen, cardiovasculair onderzoek en infectieziekten, waardoor het een onmisbare aanwinst betekent voor de aanvragers, de microscopie kernfaciliteit en de Universiteit van Antwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Caljon Guy
• Co-promotor: De Meyer Guido
• Co-promotor: Jordanova Albena
• Co-promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Timmermans Jean-Pierre
• Co-promotor: Vissenberg Kris
• Co-promotor: Weckhuysen Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het overkoepelende doel van de Genetics Core is het nauwkeurig en tijdig genereren, annoteren, interpreteren en delen van geavanceerde genetische gegevens over alle patiënten met frontotemporale lobaire degeneratie (FTLD) en bloedverwanten die zijn ingeschreven voor ARTFL LEFFTDS Longitudinal FTLD (ALLFTD) om FTLD-onderzoek binnen en buiten het ALLFTD-programma te ondersteunen. Genetische karakterisering van dit unieke cohort is van cruciaal belang voor het testen van hypothesen en het interpreteren van onderzoeksresultaten die zijn verkregen in de andere ALLFTD-cores en -projecten en zal van onschatbare waarde zijn voor toekomstige projecten gericht op FTLD genetica binnen de grotere onderzoeksgemeenschap. Het werk dat in deze core wordt voorgesteld, is zeer complementair en overlapt niet met de momenteel lopende FTLD-sequencing-inspanningen, die zullen worden gebruikt om de genetische karakterisering van onze deelnemerscohorten te verbeteren. Sinds hun oprichting in 2014 zijn meer dan 1.100 unieke individuen ingeschreven in ARTFL en LEFFTDS en naar verwachting zullen nog eens 1.600 unieke individuen worden ingeschreven als onderdeel van het ALLFTD-protocol. Bijgevolg zal DNA van minstens 2.700 individuen beschikbaar zijn voor genetische studies, waardoor dit een ongekende hulpbron is. Met name bij alle 2.700 proefpersonen zal de Genetics Core: genoom-wide SNP-gegevens (single nucleotide variant) genereren; gerichte mutatiescreening uitvoeren van ~300 neurodegeneratieve ziektegenen; de aanwezigheid of afwezigheid van oorzakelijke mutaties in bekende ziektegenen bepalen; en genetische gegevens integreren in de vorm van polygene risicoscores (PGRS) voor later gebruik in de analyses in de projecten. Deze belangrijke doelen worden bereikt door de volgende specifieke doelen: 1) Uitvoeren van genetische analyses om etniciteit en verwantschap tussen ALLFTD-deelnemers te bepalen. Genotypering met behulp van de Infinium Omni2.5Exome-8 Kit zal worden uitgevoerd bij alle nieuw vastgestelde ALLFTD-deelnemers (n=1.600) en gecombineerd met eerder verkregen genotypegegevens (n=1.100) om de etniciteit en verwantschap tussen ALLFTD-deelnemers te bepalen, om copy-number varianten (CNV's) en om PGRS te berekenen; 2) Uitvoeren van gerichte mutatieanalyse bij ALLFTD-deelnemers. We zullen een efficiënte, stapsgewijze benadering volgen om ALLFTD-deelnemers genetisch te karakteriseren, waaronder herhaalde C9orf72- en ATXN2-expansietests, gerichte sequencing van ~ 300 neurodegeneratieve ziektegenen en handmatige curatie van waargenomen varianten met behulp van American College of Medical Genetics en Genomics-richtlijnen en sequentiebepaling en analyse van het hele genoom van nieuw vastgestelde genetisch onverklaarde familiale FTLD-patiënten; en 3) Genereren van PGRS voor ALLFTD-deelnemers. Verschillende datasets van gepubliceerde genoombrede associatiestudies zullen worden gebruikt om PGRS te genereren bij deelnemers aan de studie voor gebruik in de projecten, waaronder PGRS voor individuele neurodegeneratieve ziekten en PGRS die gerelateerde pathologieën weerspiegelen, zoals immunologische aandoeningen. Naarmate onze patiënten populatie toeneemt, zullen we de PGRS verder afleiden uit genomische gegevens die zijn gegenereerd als onderdeel van ALLFTD, met name voor klinische subtypes van FTLD.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek in onze groep richt zich op de ontdekking en functionele karakterisatie van nieuwe ziektegenen die een rol spelen bij frontotemporale dementie (FTD) en aanverwante aandoeningen. Ons onderzoek geeft nieuwe inzichten in de ziektemechanismen die aan de basis liggen van FTD en draagt bij aan de ontwikkeling van biomerkers en therapieën voor neurodegeneratieve hersenziekten. Hoewel er de laatste jaren belangrijke vooruitgang is geboekt, blijft de diagnose van FTD vaak moeilijk en er zijn momenteel geen therapieën die de ziekte kunnen stoppen of vertragen. Dit illustreert de hoge nood voor meer kennis en een betere medische hulp voor FTD patiënten. Verschillende genen zoals GRN en C9orf72 zijn geassocieerd met FTD maar gezamenlijk verklaren de gekende genen minder dan 50% van de patiënten met FTD. Het is ook belangrijk te vermelden dat zelfs bij patiënten met mutaties in GRN en C9orf72, klinisch onderzoek heeft uitgewezen dat de aanvangsleeftijd en de klinische presentatie zeer variabel kan zijn. In een kleine groep mutatie dragers komt de ziekte zelfs nooit, of slechts op zeer late leeftijd, tot ontwikkeling wat het zeer moeilijk maakt voor genetische raadgevers om adequate informatie te verlenen aan FTD patiënten en hun aanverwanten. In deze context hebben we recent aangetoond dat genetische variaties in het gen coderend voor het transmembranair proteïne 106 b (TMEM106) in staat zijn de aanvangsleeftijd en presentatie van FTD patiënten te beïnvloeden. De overkoepelende hypothese van ons onderzoek is dat de inzichten in de genetische basis van FTD ons zullen leiden naar nieuwe inzichten in de ziektemechanismen van neurodegeneratie met mogelijke nieuwe pistes voor therapieën. Om een zo diep mogelijke kennis te vergaren van deze ziektemechanismen is het van groot belang dat we meerdere types van 'omics' data genereren, zoals genetische, epigenetische en proteome data van hersenweefsel, op het niveau van individuele cellen. Onze onderzoeksgroep gebruikt grote cohorten van patiënten en controles voor deze studies. Wanneer nieuwe ziektegenen worden geïdentificeerd worden er binnen ons laboratorium ook cel- en muismodellen ontwikkeld aan de hand van de nieuwste technologieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De Genetische Service Faciliteit (GSF) is een centrale kernfaciliteit in het VIB Departement voor Moleculaire Genetica die aan de onderzoekers snel en professioneel, hoge doorvoer genetische analyses aanbiedt via een robotica platform. De aangeboden diensten omvatten onder meer DNA/RNA extracties, DNA sequenties, geno-typeringen van genetische merkers in patiënten/controle groepen en genoom-wijde segregatieanalyses in families. Hiertoe beschikt de GSF over een Biomek FX en twee Biomek NX robotplatformen (Beckman) voor de automatisering van en het samenstellen van PCR -reacties, drie "3730XL DNA analyzers" (Applied Biosystems) voor DNA sequentiebepaling en de analyse van microsatellieten (STR-merkers), en een SEQUENOM platform voor "high throughput mass array" spectrometrische bepaling van SNP-merkers . Voor de automatische extractie van DNA/RNA beschikken we over een Magtration System8Lx en Magtration System 12GCplus (PSS). Recenter heeft de GSF een ABI5500XL SOLiD toestel aangekocht voor ultra hoge doorvoerapplicaties zoals genoom sequentieanalyses. Ook de isolatie van DNA en RNA uit verschillende bronnen en de aanmaak van EBV lymfoblast cellijnen zijn gecentraliseerd in de GSF. Dankzij een geoptimaliseerd databanksysteem LIMS (Laboratory Information Management System), het gebruik van ELN ( Electronic Lab Notebooks) en GLP ("good laboratory practice"), gebeurt de dataverwerking voornamelijk automatisch en in optimale condities. Ook voorziet de GSF capaciteit voor genetische services aan derde gebruikers van de Universiteit van Antwerpen, het VIB en extern. Door de erkenning van de GSF als centrale kernfaciliteit van de Universiteit Antwerpen en van het VIB krijgen hun onderzoekers de aangeboden diensten aan marginale prijzen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa
• Promotor: Van Broeckhoven Christine
• Co-promotor: Del-Favero Jurgen
• Co-promotor: Strazisar Mojca

Onderzoeksgroep(en)

• VIB CMN - Toegepaste en Translationele Neurogenomica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er zijn sterke aanwijzingen dat genetische variaties in MAPT een rol spelen in de ontwikkeling van verschillende neurodegeneratieve ziekten, en illustreert de bijdrage die het recent ontwikkelde MAPT htSNP panel kan leveren bij de identificatie van risicofactoren in MAPT. 'n dit project zal enerzijds getracht worden om het gendefect verantwoordelijk voor PSP te identificeren door een uitgebreide mutatieanalyse in Amerikaanse PSP patienten en controles van het 22 kb kandidaatgebied in MAPT intron O. Daarnaast zal het H1 htSNP panel aangewend worden om de bijdrage van H1 subhaplotypes in 2 onafhankelijke PD patienten populaties afkomstig uit Belgie en Frankrijk te onderzoeken. Deze uitgebreide moleculair genetische analyses van MAPT in PD moeten een duidelijk beeld scheppen van de rol van tau in PD, een actueel vraagstuk in vele onderzoekslaboratoria.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Gelieve aan te vullen a.u.b.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cruts Marc
• Co-promotor: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De belangrijkste doelstelling van dit project is de identificatie van het gendefect op chromosoom 17q21 verantwoordelijk voor tau-negatieve FTD. Identificatie van dit gendefect zal in grote mate bijdragen tot de huidige kennis van de biochemische processen die betrokken zijn bij het ontstaan van FTD. Door uitgebreid moleculair genetisch onderzoek van MAPT, het belangrijkste kandidaatgen op 17q21, zal ook worden bijgedragen tot een betere kennis van andere vormen van dementie die geassocieerd zijn met tau pathologie, zoals AD, PSP en CBD.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Broeckhoven Christine
• Mandaathouder: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project gaat de aandacht voornamelijk uit naar de identificatie van nieuwe genetische factoren verantwoordelijk voor neurodegeneratieve dementies. Met behulp van familie- en populatie gebaseerd patiëntenmateriaal worden zowel nieuwe causale dementie genen, als genetische variaties verantwoordelijk voor een predispositie voor dementie opgespoord. Het labo beschikt over 10 autosomaal dominante families met klinisch gediagnosticeerde Alzheimer dementie (AD), afkomstig uit een grote Nederlandse epidemiologische studie. Nadat in deze families mutaties in de gekende AD-genen worden geëxcludeerd, toonden we aan dat 2 families (F1083 en F1270) in staat zijn om onafhankelijk van elkaar tot significante genetische koppeling te leiden. Op een totaal van 66 stalen werd vervolgens een genomische zoektocht uitgevoerd met 400 microsatelliet merkers verspreid over het volledige genoom op een gemiddelde onderling afstand van 10 cm.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Broeckhoven Christine
• Mandaathouder: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De ziekte van Alzheimer (AD) is de meest frequente vorm van seniele dementie, en de meest frequente doodsoorzaak in westerse samenlevingen. AD wordt ten minste gedeeltelijk veroorzaakt door genetische factoren en in sommige gevallen segregeert AD als een monogenische, autosomaal-dominante aandoening in families. In 18 tot 50% van deze monogenische gevallen werden mutaties geïdentificeerd in het gen voor het ß-amyloïde precursorproteïne (APP), preseniline-1 (PSEN1) en preseniline-2 (PSEN2). Het doel van dit project is om met behulp van positionele kloneringtechnieken nieuwe genen te identificeren die in gemuteerde staat verantwoordelijk zijn voor autosomaal-dominante AD.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Broeckhoven Christine
• Mandaathouder: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De ziekte van Alzheimer (AD) is de meest frequente vorm van seniele dementie, en de meest frequente doodsoorzaak in westerse samenlevingen. AD wordt ten minste gedeeltelijk veroorzaakt door genetische factoren en in sommige gevallen segregeert AD als een monogenische, autosomaal-dominante aandoening in families. In 18 tot 50% van deze monogenische gevallen werden mutaties geïdentificeerd in het gen voor het ß-amyloïde precursorproteïne (APP), preseniline-1 (PSEN1) en preseniline-2 (PSEN2). Het doel van dit project is om met behulp van positionele kloneringtechnieken nieuwe genen te identificeren die in gemuteerde staat verantwoordelijk zijn voor autosomaal-dominante AD.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Broeckhoven Christine
• Mandaathouder: Rademakers Rosa

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject