Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Verkeerd gevouwen eiwitten in de ziekte van Charcot-Marie-Tooth type 1A: vrijzetting van cathepsine B en demyelinisatie van perifere zenuwen." "Esther WOLFS" "Cardio & orgaansystemen" "In dit project wordt een nieuw target geïdentificeerd met een rol in de pathologie van de ziekte van Charcot-Marie-Tooth type 1A (CMT1A), die veroorzaakt wordt door een duplicatie in het PMP22 gen. CMT1A wordt gekarakteriseerd door demyelinisatie van perifere zenuwen, waarbij ook veranderingen optreden in het fenotype van de Schwann cellen en de extracellulaire matrix, het endoneurium. In Schwann cellen met CMT1A werden aggregaten vastgesteld van het eiwit PMP22, tevens in nabijheid van lysosomen. In dit project wil ik aantonen dat deze opstapeling leidt tot een breuk in de lysosomale membraan en daaropvolgende vrijzetting van cathepsine B, een cysteïne protease die belangrijke componenten van de basale lamina kan degraderen: collageen type IV en laminine-211. Van deze twee eiwitten is bekend dat hun binding aan Gpr126, een G-proteïne gekoppelde receptor in de celmembraan van Schwann cellen, zeer belangrijk is om myelinisatie te stimuleren. Daarom is mijn hypothese dat de afbraak van collageen type IV en laminine-211 leidt tot daling in Gpr126 stimulatie, wat op zijn beurt leidt tot een verandering in genexpressie, Schwann cel fenotype en een andere samenstelling van het endoneurium, mede geproduceerd door Schwann cellen. Mijn project tracht om cathepsine B te identificeren als nieuw target in CMT1A, waarbij wij de eersten zijn om de link te leggen tussen de defecten in Schwann cellen, myelinisatie en veranderingen in extracellulaire matrix." "Het beste van twee werelden: het stimuleren van het potentieel van CASCs met DPSCs voor functioneel cardiaal herstel." "Annelies BRONCKAERS" "Cardio & orgaansystemen, Fysiologie, Morfologie" "Hartinfarct is de meest frequente oorzaak van hartfalen. Recente therapieën verlagen het risico op recidief infarct en verbeteren de overleving, maar ze kunnen het beschadigde cardiale weefsel niet herstellen en bijgevolg de verdere progressie naar hartfalen niet verhinderen. Onze onderzoeksgroep heeft recent een nieuwe cardiale stamcel (CASC) ontdekt met een hoge differentiatiecapaciteit naar cardiomyocyten. De toepassingsmogelijkheden van deze stamcellen zijn echter beperkt door de lage celoverleving, aangezien CASCs een beperkte mogelijkheid hebben om bloedvaten te vormen (i.e. angiogenese). Daarnaast hebben dentale pulp stamcellen (DPSCs) wel sterke angiogene eigenschappen, maar kunnen ze niet differentiëren in cardiomyocyten en zodoende de hartfunctie niet volledig herstellen. Het doel van dit project is om de angiogene eigenschappen van CASCs te verbeteren door ze te stimuleren met dentale pulp stamcellen (DPSCs). Eerst zal ik onderzoeken of co-cultuur met DPSCs de in vitro eigenschappen van CASCs kan verbeteren: met name proliferatie, differentiatie, migratie en angiogenese. Daarnaast zal ik nagaan welke eiwitten, geproduceerd door de DPSCs, belangrijk zijn om CASCs te stimuleren. Ten slotte ga ik onderzoeken of deze gestimuleerde CASCs de herstelmogelijkheid van het hart verbeteren in een ratmodel van hartinfarct. Zodoende zullen deze bevindingen leiden tot een vooruitgang in cardiaal herstel en tot een betere toekomstige behandeling van de hartfalen patiënt." "Verkeerd gevouwen eiwitten in de ziekte van Charcot-Marie-Tooth type 1A: vrijzetting van cathepsine B en demyelinisatie van perifere zenuwen." "Esther WOLFS" "Cardio & orgaansystemen, Morfologie" "In dit project wordt een nieuw target geïdentificeerd met een rol in de pathologie van de ziekte van Charcot-Marie-Tooth type 1A (CMT1A), die veroorzaakt wordt door een duplicatie in het PMP22 gen. CMT1A wordt gekarakteriseerd door demyelinisatie van perifere zenuwen, waarbij ook veranderingen optreden in het fenotype van de Schwann cellen en de extracellulaire matrix, het endoneurium. In Schwann cellen met CMT1A werden aggregaten vastgesteld van het eiwit PMP22, tevens in nabijheid van lysosomen. In dit project wil ik aantonen dat deze opstapeling leidt tot een breuk in de lysosomale membraan en daaropvolgende vrijzetting van cathepsine B, een cysteïne protease die belangrijke componenten van de basale lamina kan degraderen: collageen type IV en laminine-211. Van deze twee eiwitten is bekend dat hun binding aan Gpr126, een G-proteïne gekoppelde receptor in de celmembraan van Schwann cellen, zeer belangrijk is om myelinisatie te stimuleren. Daarom is mijn hypothese dat de afbraak van collageen type IV en laminine-211 leidt tot daling in Gpr126 stimulatie, wat op zijn beurt leidt tot een verandering in genexpressie, Schwann cel fenotype en een andere samenstelling van het endoneurium, mede geproduceerd door Schwann cellen. Mijn project tracht om cathepsine B te identificeren als nieuw target in CMT1A, waarbij wij de eersten zijn om de link te leggen tussen de defecten in Schwann cellen, myelinisatie en veranderingen in extracellulaire matrix." "Het beste van twee werelden: het stimuleren van het potentieel van CASCs met DPSCs voor functioneel cardiaal herstel." "Annelies BRONCKAERS" "Fysiologie, Morfologie" "Hartinfarct is de meest frequente oorzaak van hartfalen. Recente therapieën verlagen het risico op recidief infarct en verbeteren de overleving, maar ze kunnen het beschadigde cardiale weefsel niet herstellen en bijgevolg de verdere progressie naar hartfalen niet verhinderen. Onze onderzoeksgroep heeft recent een nieuwe cardiale stamcel (CASC) ontdekt met een hoge differentiatiecapaciteit naar cardiomyocyten. De toepassingsmogelijkheden van deze stamcellen zijn echter beperkt door de lage celoverleving, aangezien CASCs een beperkte mogelijkheid hebben om bloedvaten te vormen (i.e. angiogenese). Daarnaast hebben dentale pulp stamcellen (DPSCs) wel sterke angiogene eigenschappen, maar kunnen ze niet differentiëren in cardiomyocyten en zodoende de hartfunctie niet volledig herstellen. Het doel van dit project is om de angiogene eigenschappen van CASCs te verbeteren door ze te stimuleren met dentale pulp stamcellen (DPSCs). Eerst zal ik onderzoeken of co-cultuur met DPSCs de in vitro eigenschappen van CASCs kan verbeteren: met name proliferatie, differentiatie, migratie en angiogenese. Daarnaast zal ik nagaan welke eiwitten, geproduceerd door de DPSCs, belangrijk zijn om CASCs te stimuleren. Ten slotte ga ik onderzoeken of deze gestimuleerde CASCs de herstelmogelijkheid van het hart verbeteren in een ratmodel van hartinfarct. Zodoende zullen deze bevindingen leiden tot een vooruitgang in cardiaal herstel en tot een betere toekomstige behandeling van de hartfalen patiënt." "Ontwikkeling van organoïden van mens- en muizentanden als baanbrekende en krachtige tools voor het bestuderen van tandbiologie en het nastreven van regeneratieve therapie" "Ivo LAMBRICHTS" "Cardio & orgaansystemen, Morfologie" "Tandverlies is wereldwijd een belangrijk gezondheidsprobleem. Het vervangen van ontbrekende tanden door biologische tanden, gegenereerd van lichaamseigen cellen is te verkiezen boven de standaard implantatie van synthetische materialen. Organoïden zijn zelf-vormende driedimensionele in vitro constructen van een tandorgaan en zullen worden ingezet om meer inzicht te krijgen in de moleculaire en cellulaire mechanismen van tandontwikkeling en tandpathologie. Hierdoor kunnen we een weg ontwikkelen naar preventie en naar regeneratieve therapie." "Immunomodulerende eigenschappen van microgliagerichte extracellulaire vesikels, afgeleid van humane dentale pulpastamcellen, in het ischemisch herseninfarct" "Ivo LAMBRICHTS" "Cardio & orgaansystemen, Morfologie" "Het herseninfarct is een levensbedreigende aandoening die veroorzaakt wordt door een gereduceerde bloedtoevoer naar de hersenen, wat leidt tot functionele uitval. Daarnaast is het de tweede meest voorkomende doodsoorzaak en blijven de overlevende patiënten achter met een permanente handicap. De momenteel beschikbare therapieën zijn onvoldoende in staat de uitkomst van het infarct te verbeteren en kunnen slechts toegediend worden net na het optreden van het herseninfarct waardoor de nood aan nieuwe therapeutische opties wordt benadrukt. Stamcelgebaseerde therapieën worden beschouwd als een hoopvolle aanpak om infarctgerelateerde schade te beperken en functioneel herstel te bevorderen. Humane dentale pulpastamcellen (hDPSCs) zijn een veelbelovende bron van cellen die in staat zijn endogeen herstel te stimuleren. Alsook werd aangetoond dat hDPSCs beloftevolle resultaten boekten in een knaagdiermodel van het herseninfarct. De paracriene factoren, waaronder extracellulaire vesikels (EVs), die worden uitgescheiden door de hDPSCs worden verantwoordelijk geacht voor deze positieve effecten. Deze studie heeft als hypothese dat hDPSCs genetisch gemanipuleerd kunnen worden om een specifiek ligand op het EV oppervlak tot expressie te brengen, gericht tegen een welbepaald doel. Wanneer deze hDPSC-EVs gericht worden tegen de acute ontstekingsreactie van de gastheer, een centraal proces in de infarctontwikkeling, kunnen deze EVs de weefselbeschadigende ontstekingsomgeving sturen naar een helingsbevorderende ontstekingsreactie waardoor de uitkomst van het infarct wordt verbeterd. De immunomodulerende eigenschappen van deze hDPSC-EVs worden in vitro geëvalueerd en sleutelmechanismen zullen worden geïdentificeerd. Daarnaast wordt hun lot in de doelwitcellen nagegaan. Tot slot zal het effect van deze gerichte hDPSC-EVs in een muisinfarctmodel worden bestudeerd met behulp van niet-invasieve beeldvormingstechnieken. Deze studie zal bijdragen tot inzicht in translationeel herseninfarctonderzoek en het therapeutisch potentieel van hDPSCs voor het infarctonderzoek" "Endotheelcelmetabolisme als sleutel om angiogenese en pulpa regeneratie te bevorderen" "Ivo LAMBRICHTS" "Cardio & orgaansystemen, Morfologie" "Ondanks de huidige technologische ontwikkelingen en professionele gezondheidszorg, blijft tandverlies een groot probleem in de westerse wereld. De belangrijkste oorzaak van tandverlies is schade aan de dentale pulpa, het zachte weefsel binnenin de tand. Hierin zijn dentale stamcellen aanwezig, nodig voor het normaal functioneren en herstel van de tand. De huidige technieken om dit weefsel te herstellen zijn helaas ontoereikend en nieuwe therapieën zijn hoognodig. Vooral de ontwikkeling van nieuwe bloedvaten naar het beschadigde weefsel is hierbij zeer belangrijk. Traditionele methoden om de bloedvatvorming te stimuleren maken gebruik van groeifactoren. Recent onderzoek heeft echter aangetoond dat de voornaamste functie is weggelegd voor de metabole activiteit van endotheelcellen, de cellen die de bloedvaten omlijnen. Meer specifiek het molecule PFKFB3 zou de ontwikkeling van bloedvaten controleren. Daarom tracht ons project pulpa regeneratie en bloedvatvorming te bevorderen door via genetische manipulatie tandstamcellen PFKFB3 overvloedig te laten aanmaken. We zullen het effect van deze vernieuwde stamcellen onderzoeken in labo-omstandigheden, op het gedrag van endotheelcellen. Daarnaast kijken we in een muismodel of de stamcellen daadwerkelijk in staat zijn om bloedvaten en een gezond pulpa weefsel te ontwikkelen. We hopen dat dit project nieuwe inzichten biedt die uiteindelijk leiden tot de ontwikkeling van nieuwe klinische methoden om tand pulpa te herstellen." "Onderzoeksovereenkomst in het kader van het doctoraat van Niels Belmans" "Ivo LAMBRICHTS" Morfologie "Cone beam Computed Tomografie (CBCT) is een opkomende X-straal techniek, die zijn weg gevonden heeft naar vele toepassingen binnen de dentomaxillofaciale beeldvorming. De mogelijkheid om 3D beelden met hoge resolutie te genereren resulteerde in een enorme toename in het aantal dentale radiologische procedures. Hoewel CBCT geassocieerd wordt met een hoger stralingsrisico dan de conventionele dentale beeldvormingstechnieken, wordt CBCT beschouwd als een 'lage dosis' radiologische techniek, volgens de definitie van de 'High Level Expert Group' (HLEG; www.hleg.de). Het doel van dit doctoraatsproject is het karakteriseren van de mogelijke risico's die verbonden zijn aan CBCT beeldvorming in pediatrische patiënten. Hiervoor wordt dit project opgedeeld in drie deeltaken. In de eerste taak worden de effecten van lage doses ioniserende straling bestudeerd in stamcellen van de orofaciale regio. Orofaciale stamcellen zullen worden blootgesteld aan lage doses van X-stralen (0, 5, 10, 20, 50 en 100 mGy) en daarna zullen DNA schade herstel en de herstelkinetiek geanalyseerd worden door microscopische visualisatie van yH2AX en 53BP1, beiden merkers voor DNA dubbelstrengs breuken. De cellen zullen 30 minuten, 1 uur, 4 uur en 24 uur na bestraling bekeken worden. Het secretieprofiel van bepaalde eiwitten in het supernatans van deze cellen zal ook bestudeerd worden. De tweede deeltaak focust op de effecten van blootstelling aan therapeutische CBCT beeldvorming in de orale mucosa cellen. Net als in deeltaak 1, wordt DNA schade herstel en herstelkinetiek in orale mucosa cellen van patiënten geanalyseerd door microscopische visualisatie van yH2AX en 53BP1. De analyse gebeurt vlak voor en na (30 minuten en 24 uur) CBCT beeldvorming. Het laatste deel van dit doctoraatsproject focust op speekselprofiling. Er zal een pilootstudie opgezet worden om na te gaan of het mogelijk is om speeksel te gebruiken om lokale door CBCT geïnduceerde veranderingen in het oxidatieve stress niveau in de oropharyngale regio en de speekselklieren te detecteren. Om na te gaan of er leeftijdsafhankelijke verschillen zijn in stralingsgevoeligheid, zal speeksel verzameld worden bij 50 kinderen een een tiental volwassenen. De stalen zullen vlak voor en 30 minuten na CBCT afgenomen worden. Er wordt verwacht dat de resultaten van dit project kunnen leiden tot toekomstige aanbevelingen en mogelijke aanpassingen van het gebruik van CBCT in pediatrische tandheelkunde." "Dentale pulpa stamcellen: naar een nieuwe oplossing voor trauma's aan de nervus alveolaris inferior" "Ivo LAMBRICHTS" Morfologie "Permanente beschadiging van de nervus alveolaris inferior (IAN) is een veel voorkomende en ernstige complicatie in de tandheelkundige gezondheidszorg. Omdat de momenteel gebruikte behandelingen van IAN verwondingen nog lang niet het gewenste resultaat beogen, is er een dringende behoefte aan betere en alternatieve therapieën. Onlangs is er een mesenchymale stamcelbevolking geïdentificeerd binnen het zachte pulpweefsel van de menselijke tand. In tegenstelling tot de stamcellen uit het beenmerg, kunnen deze pulpa stamcellen (hDPSC) eenvoudig worden gewonnen zonder complicaties en ethische kwesties. hDPSC bezit de capaciteit voor differentiatie in chondrocyten, osteoblasten en adipocyten en worden momenteel geëvalueerd in klinische studies voor botweefselengineering. Bovendien hebben hDPSC neurotrofe eigenschappen en de mogelijkheid om te transdifferentiëren in neuronale cellen. Voorts blijkt uit voorlopige gegevens die zijn verkregen in ons laboratorium dat deze cellen ook differentiëren in Schwann cellen. Daarom is het doel van dit project het in detail verhelderen van de neurotrofe en Schwann cel differentiatiepotentieel van de hDPSCs en de toepassing van deze cellen de IAN schade in een in vivo rat model te behandelen. De verkregen kennis in dit onderzoeksvoorstel kan ook leiden tot een oplossing voor andere perifere zenuwtrauma's en pathologieën, zoals de Charcot-Marie-Tooth ziekte." "Kunstmatige intelligentie in digitale workflow voor tandheelkundige implantaten" "Mond-, Kaak- en Aangezichtschirurgie - Beeldvorming & Pathologie (MKA-BEPAT)" "De term 'kunstmatige intelligentie' (AI) verwijst naar het idee dat machines in staat zijn menselijke taken uit te voeren (McCarthy, 1989). Een tak van AI is machine learning (ML), waarbij intrinsieke statistische patronen (algoritmen) in gegevens worden 'aangeleerd' om uiteindelijk voorspellingen te doen over ongeziene gegevens. Deep learning is een ML-techniek die gebruikmaakt van meerlaagse wiskundige bewerkingen voor het leren en afleiden op complexe gegevens zoals beeldmateriaal(Kolossváry et al., 2019). Neurale netwerken (NN's) zijn een populair type ML-model dat sterk onderling verbonden netwerken van computerprocessoren zijn, geïnspireerd op biologische zenuwstelsels. Deze systemen kunnen helpen tandheelkundige professionals over de hele wereld met elkaar te verbinden. De term 'deep learning' is een verwijzing naar diepe (meerlagige) NN-architecturen. Deze zijn bijzonder nuttig voor complexe gegevensstructuren, aangezien zij in staat zijn een beeld en zijn kenmerken zoals randen, hoeken, vormen en macroscopische patronen weer te geven (Schwendicke et al., 2020). NN's zijn in staat om elke functie te benaderen en elke input in een gegeven output om te zetten. Indien een voldoende grote hoeveelheid gegevens en computermiddelen beschikbaar zijn. Tijdens het trainingsproces worden datapunten en overeenkomstige labels of numerieke resultaten herhaaldelijk door het NN geleid. Een getrainde NN kan de uitkomst van ongeziene gegevens voorspellen door het nieuwe datapunt door het netwerk te leiden. Er worden verschillende soorten diepe neurale netwerken gebruikt, recurrente neurale netwerken (RNN's) en convolutionele neurale netwerken (CNN's). RNN's houden zich bezig met sequentiële invoergegevens, waaronder spraak en taal. CNN's zijn gespecialiseerd om te gaan met gegevens met een rasterachtige topologie, zoals 2D- en 3D-beelden(Yasaka et al., 2018). Deep learning algoritmen of convolutionele neurale netwerken (CNN) zijn snel in opkomst op het gebied van dentomaxillofaciaal (Leite et al., 2020). CNN's zijn ontworpen om patronen te leren uit grote datasets, zonder de noodzaak van een supervisor die de data labelt. De term 'diep' verwijst naar het aantal (verborgen) netwerklagen om geleidelijk informatie en kenmerken uit de inputgegevens te extraheren. De lagen zijn onderling verbonden via nodes of neuronen. Elke verborgen laag gebruikt de output van de vorige laag als input, waardoor de complexiteit en het detail van wat het leert van laag tot laag toeneemt(Pesapane et al., 2018). CNN's hebben veelbelovende resultaten laten zien bij de diagnose en classificatie van ziekten, zoals cariësstadiëring, detectie van wortelfracturen, kankerscreening en diagnose van parodontale aandoeningen. Bovendien zijn AI-toepassingen zeer tijdbesparend bij de preoperatieve behandelplanning in de implantologie, orthodontie en orthognathische chirurgie, door geautomatiseerde detectie en segmentatie van anatomische structuren. Bovendien maken ze een efficiënte en precieze evaluatie van de behandelingsresultaten mogelijk en kunnen ze ons helpen bij een zeer nauwkeurige voorspelling van ziekten (Vranckx et al., 2020).  De revolutie in de restauratieve en prothetische tandheelkunde gemaakt met behulp van cone-beam computed tomography (CBCT) en computer aided design computer aided manufacturing technologie (CAD-CAM) om de nauwkeurigheid van de prothese te verhogen (Albdour et al., 2018). Bovendien wint 3D-printing steeds meer terrein, waardoor geleide chirurgie op maat van de patiënt mogelijk wordt Verder hebben recente innovaties zoals virtuele en augmented reality nieuwe visualisatiesystemen gecreëerd voor anatomische exploratie(Farronato et al., 2019), Tandartsen in het proces maken gebruik van hun opleiding en ervaring, leren van fouten en feedback van patiënten alleen om de praktijk van tandheelkunde in de loop der jaren te verbeteren. Na dit alles is het percentage misdiagnose vrij aanzienlijk als machines zouden worden geleerd om te doen wat tandartsen in de loop van deze jaren leren, zal het gemakkelijk zijn voor de overdracht van kennis , standaardisatie en verbetering van de kwaliteit van de behandeling van patiënten over de hele wereld. De vraag op de markt naar tandheelkundige implantaten neemt aanzienlijk toe, maar het grootste probleem is dat de resultaten van echte gevallen aantonen dat sommige tandheelkundige implantaten niet tot succes leiden. Met behulp van al deze technologieën en de innovatie van generatieve adversaire netwerken maken laboratoria gebruik van AI om automatisch geavanceerde tandheelkundige implantaatplanning te genereren om het beste ontwerp van de uiteindelijke prothese te bereiken en zo een perfecte pasvorm en ideale functie te garanderen en tegelijkertijd de esthetische verwachtingen te overtreffen."