Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Transcriptomics in CKD-MBD; Op weg naar precisiegeneeskunde" "Pieter Evenepoel" "Onderzoeksgroep Nefrologie en Niertransplantatie" "Korte achtergrond Chronische nierziekte (CKD) is een veelvoorkomend gezondheidsprobleem dat 10-15% van de bevolking treft. Patiënten met CKD lijden aan meerdere metabole complicaties, waaronder mineraal- en botaandoeningen (MBD). CKD-MBD resulteert in excessieve morbiditeit en mortaliteit als gevolg van fracturen en hart- en vaatziekten. Vooruitgang op het gebied van nier-botziekte (gewoonlijk aangeduid als renale osteodystrofie [ROD]) wordt belemmerd door een gebrek aan gevalideerde niet-invasieve diagnostische hulpmiddelen, evenals een onvolledig begrip van de betrokken pathofysiologie. Deze obstakels moeten worden overwonnen om een evidence-based behandeling tot stand te brengen en de resultaten voor de patiënt te verbeteren. Dit project probeert het veld vooruit te helpen door een diepgaand onderzoek naar de rol van transcriptomics voor diagnose, prognose en nieuwe behandeldoelwitten voor MBD bij CKD. Benadering Dit project bestaat uit vier afzonderlijke stappen van ontdekking, validatie, exploratie en klinische translatie. Tijdens de ontdekkingsfase zal ik transcriptomische handtekeningen van klinische botfenotypes identificeren met behulp van patiëntweefsel en plasmamonsters (WP1). Als tweede stap zal ik mijn bevindingen valideren door de effecten te onderzoeken van interventies waarvan bekend is dat ze veranderingen in het botmetabolisme induceren op onze geïdentificeerde transcriptomische handtekeningen (WP2), met behulp van zowel experimentele diermodellen als relevante patiëntencohorten. Als een nieuwe en verkennende studie zal ik de bijdragen van inter-orgaan communicatie tussen darm en bot onderzoeken (WP3). Ten slotte, om klinische vertaling te garanderen, zal ik het nut van mijn bevindingen voor diagnostiek en prognose bepalen met behulp van gegevens van een internationale biobank en register met langetermijnpatiëntenopvolging (WP4). Voordeel Dit project heeft tot doel zowel direct klinisch nut als nieuw inzicht op dit gebied te leveren. miRNA-transcriptoomanalyse kan niet alleen nieuwe risicobiomarkers identificeren, maar ook nieuwe moleculaire aanwijzingen opleveren die mogelijk vatbaar zijn voor therapeutische targeting, en zo de precisiegeneeskunde bevorderen door informatie te verstrekken over diagnose, prognose en optimale behandelingskeuzes. Een belangrijk resultaat van dit project is het identificeren van een transcriptomische signatuur in plasma voor de evaluatie van botturnover ('de liquide biopsie'); waardoor de noodzaak van een invasieve botbiopsie direct overbodig kan worden. Door inzicht te verschaffen in moleculaire pathofysiologie en interorgaan communicatie te onderzoeken, zal deze studie informatie verschaffen over nieuwe routes die mogelijk vatbaar zijn voor therapeutische targeting." "Transcriptomics om de genetische oorzaken van scrotale hernia bij varkens te identificeren" "Nadine Buys" "Dier en Mens (A2H)" "Scrotale hernia (balbreuk) bij varkens is een aangeboren defect dat zorgt voor een verminderd dierenwelzijn en bovendien voor economische verliezen. Er zijn aanwijzingen dat er een genetische component is in dit defect. Daarom zullen we in dit project de genetische determinanten van dit defect te karakteriseren, wat kan leiden tot een genetische selectiemethode tegen dit defect in twee berenlijnen. Genomische en transcriptomische analyses van aangetaste en gezonde biggen zullen uitgevoerd worden op data van een terugkruising experiment. Zo kunnen belangrijke functionele varianten geïdentificeerd worden die betrokken zijn in de ontwikkeling van scrotale hernia. Uiteindelijk zou een fokstrategie kunnen geïmplementeerd worden die leidt tot een reductie van het voorkomen van deze aandoening." "Combinatie van transcriptomics, epigenetica en in vivo CRISPR-screens om de cel-cel communicatie in de gezonde lever te ontrafelen (deLiver-CRISPR)" "Martin Guilliams" "Vakgroep Biomedische Moleculaire Biologie" "De lever bestaat voornamelijk uit hepatocyten, sinusoïdale endotheelcellen, stellaatcellen en macrofagen (Kupffer cellen, KCs). Samen vertegenwoordigen deze 4 cellen 90% van alle levercellen. Macrofagen werden lang beschouwd als cellen die enkel belangrijk zijn als bescherming tegen infecties, maar het is nu duidelijk dat macrofagen essentieel zijn voor weefselhomeostase. Transcriptomische profilering heeft onthuld dat elke residente macrofaag een uniek genexpressieprofiel uitdrukt. De precieze cel-cel-communicatie die zorgt voor de expressie van de weefselspecifieke identiteit van macrofagen is onbekend. We veronderstellen dat de cel-cel-communicatie tussen de 4 belangrijkste levercellen niet alleen de blauwdruk vormt van leverhomeostase, maar dat verstoringen in deze cel-cel-interacties leiden tot leverziekten. Het deLIVER-CRISPR-project wil dus ontdekken hoe hepatocyten, endotheel en stellate cellen de KC-identiteit inprenten, maar ook hoe KCs op hun beurt de functionele specialisatie van de andere levercellen beïnvloeden. We zullen geavanceerde technologieën gebruiken, waaronder CUT&RUN, snATAC-seq, in vivo CRISPR-screens en spatial transcriptomics om de belangrijkste cel-cel-interacties te ontrafelen. Het ontcijferen van de wederzijdse cel-cel-interacties waardoor levercellen de sinusoïdale identiteit op elkaar inprenten in vivo, is niet alleen de sleutel tot het begrijpen van de leverbiologie, het effent ook de weg voor de ontwikkeling van in vitro lever organoïden." "Gecombineerde duale transcriptomics, proteomics en functioneel onderzoek naar gastheerpathogeen interacties achter de virulentie van voedselpathogeen Bacillus cereus" "Andreja Rajkovic" "Vakgroep Levensmiddelentechnologie, Voedselveiligheid en Gezondheid" "Toxine gemedieerde infectie van voedselpathogeen Bacillus cereus vereist een direct contact tussen levende B. cereus en zijn gastheer met een in-situ productie van enterotoxinen als gevolg. De crosstalk tussen B. cereus en intestinale cellen zal onderzocht worden aan de hand van functionele, cytotoxische en transcriptomische methoden, mbv. Seahorse flux analyzer, RNA-Seq, microarrays, RT-PCR, ELISA en massaspectrometrie." "Gecombineerde duale transcriptomics, proteomics en functioneel onderzoek naar gastheer-pathogeen interacties achter de virulentie van voedselpathogeen Bacillus cereus" "Andreja Rajkovic" "Vakgroep Levensmiddelentechnologie, Voedselveiligheid en Gezondheid, Vakgroep Voedselveiligheid en Voedselkwaliteit" "Toxine gemedieerde infectie van voedselpathogeen Bacillus cereus vereist een direct contact tussen levende B. cereus en zijn gastheer met een in-situ productie van enterotoxinen als gevolg. De cross-talk tussen B. cereus en intestinale cellen zal onderzocht worden aan de hand van functionele, cytotoxische en transcriptomische methoden, mbv. Seahorse flux analyzer, RNA-Seq, microarrays, RT-PCR, ELISA en massaspectrometrie." "Methoden voor differentiële analyse in single-cell transcriptomics op gen- en transcript-niveau" "Lieven Clement" "Vakgroep Toegepaste Wiskunde, Informatica en Statistiek" "Single-cell transcriptomics (scRNA-seq) kent momenteel een extreme groei in populariteit. Het laat onderzoekers toe om genexpressie te bestuderen op het niveau van individuele cellen, zodat complexe biologische processen als ontwikkeling en ziekte met ongekende resolutie bestudeerd kunnen worden. ScRNA-seq is in staat de expressie van duizenden genen in duizenden cellen gelijktijdig te meten, wat onderzoekers een globaal beeld verschaft van de genexpressie in verschillende celtypes. Zodoende kan scRNA-seq gebruikt worden om celtype-specifieke genexpressie profielen in kaart te brengen. Een belangrijke toepassing hiervan is het vergelijken van genexpressie profielen tussen zieke en gezonde individuen; en hoe de celtypes reageren op stimuli. Zulke analyses worden tot dusver belemmerd door een gebrek een data-analytische methoden die 1) kunnen omgaan met het feit dat vele genen niet worden opgepikt door de technologie of omdat een gen zeer sterk to expressie komt in sommige cellen maar afwezig is in andere, 2) de sterke correlatie tussen cellen van hetzelfde individu in rekening kunnen brengen, gezien de genexpressie profielen van deze cellen meer gelijkaardig zijn dan die van cellen van verschillende individuen en 3) verschillen in het relatief gebruik van isovormen binnen éénzelfde gen kunnen bestuderen. In dit project zullen we nieuwe statistische methoden ontwikkelen om elk van deze uitdagingen aan te pakken en zo scRNA-seq data-analyse in een stroomversnelling te brengen." "Genomics en transcriptomics van voerweerbaarheid bij varkens" "Nadine Buys" "Dier en Mens (A2H)" "Tijdens het doctoraat zal de genomische achtergrond van voerweerbaarheid van varkens onderzocht worden. Het werk zal kaderen in een groter project met verschillende onderzoeksinstituten en privébedrijven. De kennis die in dit project wordt gegenereerd, zal op langere termijn leiden tot verdere ontwikkelingen op het gebied van duurzaamheid van de varkensverwerkingsketen, kwaliteitskenmerken van vlees en het vervaardigen van vleesproducten die voldoen aan de verwachtingen van toekomstige consumenten." "Differentiële transcriptomics in de regulatie van de vertering en de opname van protease-inhibitoren bij de woestijnsprinkhaan Schistocerca gregaria." "Jozef Vanden Broeck" "Dierenfysiologie en Neurobiologie" "Insecten behoren tot de meest succesvolle organismen op aarde. Een belangrijke verklaring voor dit succes is hun uitzonderlijke vermogen om op efficiënte wijze een grote variëteit aan voedingsstoffen te nuttigen. Net zoals andere heterotrofe organismen, moeten ook insecten hun essentiële nutriënten opnemen via het voedsel. Hun darmkanaal vormt hiervoor het centrale orgaan. De belangrijkste functies van dit orgaan zijn de efficiënte enzymatische vertering van het voedsel en de daaropvolgende nutriëntopname in de middendarm, en de bescherming van het organisme tegen chemicaliën, micro-organismen en mechanische schade veroorzaakt door het voedsel. Om deze functies efficiënt te kunnen uitvoeren, beschikt het insectendarmkanaal over meerdere specifieke regionale aanpassingen, en kan het bovendien, zowel op anatomisch als moleculair niveau, zeer flexibel reageren op specifieke voedselsamenstellingen. Deze centrale rol in het leven van het insect maakt van het insectendarmkanaal een veelvuldig onderzocht insectenorgaan. Vooral de algemene morfologie van het darmkanaal alsook de aanwezige spijsverteringsenzymen werden voor meerdere insectensoorten reeds in detail beschreven. Hiertegenover staat echter de relatief beperkte kennis inzake de moleculaire regulatie van de spijsvertering en nutriëntopname bij insecten.Insecten hebben een belangrijke sociaaleconomische impact. Meerdere insectensoorten vormen een aanzienlijke bedreiging voor de gezondheid en voedselvoorziening van een groot deel van de wereldbevolking, en worden bijgevolg als plaagsoorten beschouwd. Insectenplagen worden op verschillende wijzen, voornamelijk gebaseerd op biologische en chemische middelen, bestreden. Veel van de gebruikte chemische insecticiden zijn echter nefast voor de mens en het milieu, waardoor de vraag naar nieuwe, milieubewuste(re) insecticiden de laatste jaren sterk is toegenomen. Bovendien blijken steeds meer plaaginsecten resistent te worden tegen frequent gebruikte insecticiden. Een veelbelovend alternatief bestrijdingsmiddel omvat het specifiek uitschakelen van essentiële, vitale moleculen in het plaaginsect, idealiter resulterend in zijn vroegtijdige dood, waardoor de negatieve impact op mens en natuur beperkt blijven. Zulke target moleculen kunnen onder andere gevonden worden in het insectendarmkanaal. Maar vooraleer deze ontdekt kunnen worden, is een verbeterde kennis van de algemene moleculaire samenstelling van de insectendarm noodzakelijk.Tijdens dit doctoraatsonderzoek werden de tijdsgebonden transcriptveranderingen in de middendarm van de woestijnsprinkhaan, Schistocerca gregaria, gedurende het spijsverteringsproces door middel van RNA sequenering (RNA-Seq) in kaart gebracht. Door zijn relatieve grootte en polyfaag karakter vormt de woestijnsprinkhaan een ideaal onderzoeksorganisme voor studies naar de spijsvertering bij insecten. De RNA-Seq gegevens werden eerst gebruikt om een referentie transcriptoom van de middendarm van S. gregaria op te stellen. Dit transcriptoom werd geraadpleegd om het specifieke transcriptenprofiel van dit weefsel in detail te bestuderen. Vervolgens werd een differentiële genexpressie analyse uitgevoerd met als doel de veranderingen in het transcriptenprofiel van de middendarm tussen twee uur en vierentwintig uur na voedselopname te bestuderen. In totaal werden 569 en 212 respectievelijk differentieel op- en neergereguleerde genen twee uur na de voedselopname geïdentificeerd. Dit toonde duidelijk aan dat de woestijnsprinkhaan zeer snel de expressie van verschillende, spijsverterings-gerelateerde, genen kan doen toenemen als reactie op de beschikbaarheid van voedsel in het darmkanaal.Vervolgens werd de lijst van opgereguleerde transcripten twee uur na voedselopname doorzocht naar mogelijk lethale doelwitten met betrekking tot plaagbestrijding. Twee opgereguleerde transcripten werden, op basis van hun voorspelde sleutelfunctie in de darm van de woestijnsprinkhaan, onderworpen aan verdere in vivo experimenten: een vacuolar-type H+-ATPase (H+ V-ATPase) subunit a coderend transcript, Sg-VAHa_1, en een Niemann-Pick C1 b (NPC1b) coderend transcript, Sg-NPC1b. In het algemeen zijn H+ V-ATPase complexen in insecten belangrijk voor het genereren van gunstige membraanpotentialen, waarmee het transepitheel transport van moleculen wordt bevorderd, terwijl NPC1b proteïnen voorspeld worden een centrale rol te spelen in de opname van vitale sterolen in de middendarm. Om het belang van beide transcripten voor de vertering en levensvatbaarheid van de woestijnsprinkhaan nader te onderzoeken, werden hun genproducten uitgeschakeld door middel van RNA interferentie (RNAi) gemedieerde knockdowns. De RNAi-gemedieerde knockdowns van beide transcripten resulteerden binnen de twee weken na initiatie in sterke ontwikkelingsdefecten en hoge sterftecijfers, waarmee het vitale belang van beide transcripten voor de woestijnsprinkhaan werd benadrukt. Deze RNAi-experimenten demonstreerden tevens de mogelijkheid om essentiële genen te ontdekken in het S. gregaria middendarm-transcriptoom, en beklemtoonden daarmee het veelbelovend potentieel van deze kandidaat-doelwitten voor de bestrijding van plaaginsecten.Dit doctoraatsonderzoek geeft voor de allereerste keer een inzicht in het middendarm-transcriptoom van S. gregaria gedurende het spijsverteringsproces. De bekomen informatie werd gebruikt om de regulatie van voedselopname en vertering in dit insect verder te onderzoeken. Bovendien genereerde dit onderzoek een brede en veelbelovende lijst van potentiele moleculaire doelwitten in de middendarm die getest kunnen worden met het oog op de ontwikkeling van nieuwe insecticiden." "De cellulaire fase van de ziekte van Alzheimer begrijpen met behulp van ruimtelijke transcriptomics" "Bart De Strooper" "Laboratorium voor Onderzoek naar Neurodegeneratieve Ziektes (VIB-KU Leuven), Departement Menselijke Erfelijkheid" "De cellulaire fase van de ziekte van Alzheimer is de lange en complexe fase binnen het continuüm van de ziekte die volgt op de biochemische fase en voorafgaat aan de klinische fase. Het wordt gekenmerkt door het samenspel van verschillende remmende en prikkelende celtypen, waaronder neuronen, neuronale netwerken, microglia, astroglia en oligodendrocyten, evenals defecte amyloïde-bèta- en tau-klaringsmechanismen. Door de integratie van ruimtelijke en multi-omics data zal dit project trachten de ruimtelijke en transcriptionele veranderingen van deze individuele celtypes in de buurt van amyloïde-bèta plaque-afzettingen te ontrafelen. De verzamelde inzichten zullen dienen om een beter begrip te krijgen van de cellulaire respons op de ziekte van Alzheimer, in de hoop toekomstige preventie- en therapeutische strategieën te informeren." "Onderzoek naar de cellulaire fase van Alzheimer's met behulp van spatial transcriptomics." "Bart De Strooper" "Laboratorium voor Onderzoek naar Neurodegeneratieve Ziektes (VIB-KU Leuven), Departement Menselijke Erfelijkheid" "In dit project beogen we een diepere analyse van de data gegenereerd door Chen & Lu, Cell, 2020 via een muizen model voor Alzheimer's ziekte. Alsook een integratie met eigen en derde partij multimodale omics data. Het doel is om een gedetailleerd begrip te creëren van de transcriptionele veranderingen in de ruimte rond amyloid-beta plaques in relevante celtypes in een muizenbrein. Deze kennis zou ons in staat stellen om nieuwe en specifiekere hypotheses te ontwikkelen over alzheimer's in menselijke patienten."