Onderzoek Therese Lapperre

Abstract

Een recente Lancet-commissie benadrukte de aanzienlijke en toenemende last van chronisch obstructieve longziekte (COPD) en de noodzaak van fundamentele veranderingen in de manier waarop we over deze ziekte denken. Op dit moment vereist de diagnose COPD spirometrische luchtwegbeperking (FEV1/FVC <70%). Er kan echter al aanzienlijke longschade zijn opgetreden voordat er afwijkingen in de longfunctie worden vastgesteld. Recentelijk is daarom de term pre-COPD voorgesteld om te verwijzen naar personen zonder spirometrische obstructie, maar die een verhoogd risico lopen om COPD te ontwikkelen op basis van hun symptomen, longfunctie of structurele afwijkingen. Belangrijk is dat de onderliggende pathofysiologische mechanismen in pre-COPD onbekend zijn. Onlangs toonde onze onderzoeksgroep een >40% reductie van kleine luchtwegen aan bij pre-COPD patiënten in vergelijking met gezonde (rokende) controles, wat vergelijkbaar was met vastgestelde GOLD I COPD. In dit project zullen de cellulaire en moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan structurele afwijkingen bij pre-COPD uitgebreid worden onderzocht, met een focus op inflammatie en epitheliale remodellering. Dit omvat een grondig transcriptomisch onderzoek en validatie op weefselniveau, naast functionele experimenten met primaire bronchiale epitheelcelculturen. Inzicht in vroege pathologische veranderingen in pre-COPD zal een vroegere en verbeterde diagnose en therapeutische interventie mogelijk maken bij (pre)COPD-patiënten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lapperre Therese
• Co-promotor: Smet Annemieke
• Co-promotor: Verleden Stijn
• Mandaathouder: Voet Hanne

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chronisch obstructief longlijden (COPD) is geassocieerd met een hoge morbiditeit en mortaliteit. Acute exacerbaties van COPD zijn heterogeen en worden voornamelijk geclusterd in virale, bacteriële of eosinofiele exacerbaties. Bronchiale epitheelcellen produceren verschillende pro-inflammatoire mediatoren zowel constitutief als in respons op deze (non-)infectieuze stimuli, met daardoor invloed op de inflammatoire responses. The mate van deze epitheliale immuunmodulerende responses kunnen echter verschillen naarmate de ernst van de ziekte en het fenotype van de ziekte. Echter dit werd nog onvoldoende onderzocht. In deze studie zullen we in vitro humane bronchiale epitheelcelculturen opzetten van explant longen van pre-COPD, mild tot zeer ernstige COPD-patiënten die een lobectomie of longtransplantatie ondergaan. Met geavanceerde micro-CT technieken zal diepgaande karakterisatie van ex-vivo morfologie en verlies van kleine luchtwegen, mate van mucus plugging, en mate van longemfyseem beoordeeld worden voor verdere fenotypering. Bronchiale epitheelcel immunomodulerende responses op infectieuze en niet infectieuze uitlokkende factoren, waaronder antivirale responses en pro-inflammatoire responses zullen worden bestudeerd in relatie tot de ernst van COPD (GOLD I-IV) en het fenotype van de ziekte (emfyseem, mucus plugging, verlies van kleine luchtwegen). Ook zal de relatie tussen in vitro epitheliale mucine expressie en kleine luchtweg mucus plugging onderzocht worden. Verbeterde kennis van de immunomodulerende responses op (non-)infectieuze uitlokkende factoren van exacerbaties in relatie tot COPD-ernst en fenotype kan begrip van de pathogenese verbeteren en is belangrijk bij de ontwikkeling naar meer gerichte behandelingsopties.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lapperre Therese

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Vluchtige en semivluchtige componenten zijn geoormerkt als producten van ziekteprocessen, waardoor analyse van vluchtige stoffen werd gestimuleerd als onvermijdelijk instrument om ziekte en gezondheid te monitoren, gezondheidszorg te personaliseren en verschillende therapeutische mogelijkheden objectief op te volgen en beoordelen. Naast vluchtige (VOCs) zijn ook semivluchtige componenten (SVOCs) aanwezig in de omgeving en biologische organismen waarvan een groot deel nog moet worden geïdentificeerd en waarbij hun structuur en rol in ziekteprocessen nog moet worden achterhaald. Daarom willen we met deze aanvraag een geavanceerde GCxGCQTOF- MS onderzoeksfaciliteit opzetten voor (S)VOC analyse in verschillende biologische stalen (adem, bloed, stoelgang, urine, condensaat) van personen en dieren, en in de lucht daarboven. Deze aanvraag beoogt de hoeksteentechnologie te vormen om biologisch materiaal, uitgeademde lucht en de lucht boven cel- en dierlijk materiaal te onderzoeken voor diagnose en monitoring van ziekte, om de complexe interactie tussen gezondheid en woon- en werkomgeving na te gaan, en om de metabolomics voor steroïden en kleine organische zuren te onderzoeken, wat met de huidige infrastructuur ontoereikend blijkt. Deze Vlaamse faciliteit, als enige in Vlaanderen door zijn unieke samenstelling, zal door zijn hoge gevoeligheid, zeer lage detectiewaarden, en dataverwerkingsmiddelen toelaten om de moleculaire analyse van verschillende biologische stalen uit te voeren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Winter Benedicte
• Co-promotor: Covaci Adrian
• Co-promotor: Lamote Kevin
• Co-promotor: Lapperre Therese
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Samson Roeland
• Co-promotor: van Meerbeeck Jan
• Co-promotor: van Nuijs Alexander
• Co-promotor: Wouters An

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bacteriële infecties spelen een belangrijke rol bij veel longziekten, waaronder infectieuze exacerbaties van chronische obstructieve longziekte (COPD) of community-acquired pneumonia (CAP), een van de meest vastgestelde ziekten wereldwijd. Om de long te infecteren produceren bacteriële pathogenen talrijke proteasen met essentiële functies voor levensvatbaarheid van cellen, fysiologie en virulentie, zoals het elastase B geproduceerd door Pseudomonas aeruginosa dat uitgebreide longschade veroorzaakt tijdens longontsteking. Deze proteasen zijn veelbelovende kandidaten als geneesmiddelendoelwit of als biomerker bij longinfectie, maar de exacte mechanismen waarmee ze bijdragen tot virulentie zijn nog niet opgehelderd. Het hier beschreven onderzoeksthema gebruikt de kracht van chemische probes om de virulente rol van bacteriële proteasen te begrijpen. De geselecteerde postdoc zal zeer potente en selectieve chemische probes ontwikkelen die ons inzichten zullen geven omtrent de activiteit van bacteriële proteasen in infectiemodellen en patiëntenstalen. Dit zal het mogelijk maken om (1) nog onbekende virulentiefuncties van bacteriële proteasen bij longziekten, zoals biofilmvorming en persistentie, bloot te leggen en (2) bacteriële proteasen te evalueren als potentiële biomerkers voor bacteriële longinfecties. De twee belangrijkste groepen chemische tools om protease-activiteit in kaart te brengen zijn Activity-Based Probes (ABPs) en substraatprobes. ABPs zijn kleine moleculen die zich covalent binden aan het actief centrum van doelwitenzymen. Zij bevatten een herkenningssequentie, een detectietag en een elektrofiele of fotoreactieve groep om zich aan het actief centrum te binden. Substraatprobes bestaan uit herkenningssequenties geflankeerd door reagentia die na splitsing een fluorescerende readout genereren. De kandidaat zal deze tools synthetiseren op basis van bekende remmers of substraten van bacteriële proteasen geproduceerd door longpathogenen, zoals Haemophilus influenzae of Streptococcus pneumoniae. Veel longpathogenen gedragen zich bijzonder virulent door te persisteren in epitheelcellen, waardoor ze de humane immuunrespons en antibiotica-behandeling kunnen ontwijken. De rol van bacteriële proteasen tijdens persistentie is echter vaak onbekend. Daarom zal de kandidaat de nieuwe probes, na biochemische validatie, toepassen in in vitro en in vivo infectiemodellen om de enzymactiviteit tijdens persistentie te monitoren (i.s.m. Prof. Paul Cos). Door hun hoge selectiviteit voor bacteriële proteasen zullen de nieuwe instrumenten bovendien perfect geschikt zijn als activiteitsgebaseerde diagnostiek. Hoewel diagnose cruciaal en hoogdringend is bij acute ademhalingsziekten, ontbreken vaak diagnostische tests die snel duidelijkheid verschaffen over de ziekteverwekker. Daarom zal de postdoc kandidaat de probes testen in stalen van gehospitaliseerde patiënten met longinfecties en ze evalueren als potentiële activiteitgebaseerde diagnostische tools (i.s.m. Prof. Thérèse Lapperre).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Augustyns Koen
• Co-promotor: Cos Paul
• Co-promotor: Lapperre Therese
• Mandaathouder: Verma Vani

Onderzoeksgroep(en)

• Medicinale chemie (UAMC)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chronisch obstructieve longziekte (COPD) is een veel voorkomende aandoening, gekenmerkt door persisterende respiratoire klachten en luchtwegobstructie als gevolg van luchtweg en alveolaire afwijkingen, meestal veroorzaakt door sigarettenrook. De kleine luchtwegen zijn primair verantwoordelijk voor de weerstand in de long en schade aan de kleine luchtwegen wordt gezien voordat longemfyseem optreedt. Kleine luchtweg pathologie is echter moeilijk te evalueren in vivo aangezien betrouwbare longfunctie en beeldvormende merkers ontbreken. De hypothese van dit onderzoek is dat diepgaand onderzoek naar de associatie tussen in vivo presentatie en fysiologie (zoals gedetailleerde klinische karakterisatie, longfunctie en radiologie) en de ex vivo morfologie van de kleine luchtwegen (microCT, histopathologie) zal resulteren in klinische betekenisvolle merkers van kleine luchtweg dysfunctie in COPD-fenotypes, wat belangrijk is voor (vroege) diagnostiek en behandeling. Door het gebruik van innovatieve technieken, zullen we in vivo onderzoeken van kleine luchtwegfunctie combineren met morfologische evaluatie van resectie longweefsel. Patiënten met geïsoleerde longnodules die chirurgische behandeling door middel van lobectomie of pneumectomie ondergaan (rokers en niet rokers controlegroep en mild tot matig COPD GOLD I-II) en patiënten die longtransplantatie ondergaan (ernstig COPD GOLD III-IV) worden onderzocht. Daarnaast verzamelen we ook donor longen die niet voor transplantatie konden worden gebruikt als controlegroep. Minimaal 15 patiënten per groep worden geïncludeerd, wat tot een totaal van 75 patiënten zal leiden. Patiënten zullen een gedetailleerde evaluatie ondergaan van het klinische COPD-fenotype, longfunctie (inclusief kleine luchtwegfunctie), en inspiratoire en expiratoire CT-thorax (mate van kleine luchtwegfunctie, emfyseem, mucus plugs, airtrapping en bronchiectasieën). Vervolgens zal het resectie materiaal een gestandardiseerde verwerking ondergaan van inflatie en fixatie in vloeibare stikstof, met aansluitend ex vivo CT (resolutie van 0.6 mm) en microCT van de volledige long (resolutie 0.1mm) om de volledige bronchiaal boom vanaf de hoofdbronchus tot de laatste generatie geleidende luchtwegen te evalueren. Op basis van deze scans zal de mate van mucus plugs in de luchtwegen, luchtweg obliteratie en verlies van aantal kleine luchtwegen gemeten worden in functie van de luchtweg generatie en diameter. Daarna worden verschillende cores verwijderd voor latere weefselanalyses. De aanwezigheid van pathologische luchtwegobstructie, kwantificatie van aantal kleine luchtwegen en dimensies, en longparenchym metingen zullen worden verricht. Tevens wordt de collaterale ventilatie gemeten, een belangrijk compensatoir mechanisme van verlies van kleine luchtwegen, in functie van het aantal kleine luchtwegen en de lokale mate van emfyseem door middel van elektronenmicroscopie op hetzelfde weefsel. De integratie van de in vivo metingen en ex vivo directe beoordeling van kleine luchtweg remodellering zal, voor de eerste keer, de meest optimale (combinatie van) merkers van kleine luchtwegziekte bepalen in patiënten. Wij zijn overtuigd dat deze multimodale aanpak klinische betekenisvolle parameters van kleine luchtweg remodelering zal identificeren, welke het monitoren van vroege ziekteprogressie en effecten van behandeling zal verbeteren. In de toekomst kan dit unieke cohort verder geëxploiteerd worden door biologische merkers en moleculaire mechanismen van kleine luchtweg remodelering (inflammatie, fibrosering) te onderzoeken in de weefselstalen die bewaard worden. Met deze subsidie zullen we de rekrutering van patiënten en biobanken van het longweefsel initiëren zodat er voldoende preliminaire data zijn voor de aanvraag van interne en externe competitieve subsidies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lapperre Therese

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Blootstelling aan luchtvervuiling is een belangrijk thema in de volksgezondheid. Het wordt onder andere geassocieerd met verhoogde ziektelast en een toename in sterftecijfers. Onderzoek naar de gezondheidseffecten van luchtvervuiling heeft geleid tot een verstrenging van de luchtkwaliteitsnormen, maar toont ook aan dat er geen veilige drempelwaarde bestaat voor luchtvervuiling. Tot nog toe werden er enkel associaties gevonden tussen luchtvervuiling, longgezondheid en gezondheid in het algemeen, maar het causale verband moet nog worden bevestigd. Het doel van deze pilootstudie is dit causaal verband onderzoeken met een combinatie van het monitoren van de luchtvervuiling, het meten van de longfunctie en het bestuderen van niet-invasieve ademstalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Meerbeeck Jan
• Co-promotor: De Winter Benedicte
• Co-promotor: Lamote Kevin
• Co-promotor: Lapperre Therese
• Co-promotor: Samson Roeland

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium Experimentele geneeskunde en Pediatrie (LEMP).

Project type(s)

• Onderzoeksproject