Functionele inzichten in gastheer-bacterie interacties in de bovenste luchtwegen via metagenoom sequenering en fluorescentie microscopie.

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

Trefwoorden:FLUORESCENTIEMICROSCOPIE, MICROBIOLOGIE, DNA SEQUENCING

Disciplines:Microbiomen, DNA-analysetechnologie