Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Oligonucleotides for medical applications – OLIGOMED EU H2020 MSC ETN - Project 956070 - Antibody-oligonucleotide conjugation for cellular delivery of oligonucleotides" "Annemieke Madder" "Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie" "In dit project stellen we voor om een nieuwe bioconjugatiemethode te gebruiken om antilichaamanalogen (Ab) te gebruiken als dragers voor oligonucleotidetherapieën (ON) om de huidige beperkingen inzake ON specificiteit en werkzaamheid te overwinnen. Nieuwe therapeutisch relevante Ab-ON conjugaten zullen gesynthetiseerd, gekarakteriseerd en biologisch geëvalueerd worden, wat mogelijk leidt tot een nieuwe platformtechnologie die kan getransfereerd worden naar andere ONs. " "Oligonucleotides for medical applications – OLIGOMED EU H2020 MSC ETN - Project 956070 - Furan and porphyrin containing crosslinking ligands for covalent stabilisation of G-quadruplexes as cell-permeable anti-cancer aptamers" "Annemieke Madder" "Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie" "Met behulp van een verscheidenheid aan DNA crosslinking nucleobase-analogen zal een methode worden ontwikkeld voor het ""nieten"" van de 5' en 3' uiteinden van G-quadruplex vormende aptameer sequenties. Dit nietje zal in theorie verschillende voordelen met zich meebrengen zoals conformationele vergrendeling en verbeterde vormingskinetiek. Covalent gecrosslinkte aptameren zullen dan worden beoordeeld op verbeteringen in deze eigenschappen in vergelijking met wild-type oligonucleotiden. " "Targeting Tau-induced cognitive decline with antisense oligonucleotides to synaptogyrin-3" "Patrik Verstreken" "Verstreken Lab" "Studying how the brain operates and how brain function is affected by neurodegenerative diseases, specifically Parkinson’s disease and Tauopathies, analysing neuronal communication abd synaptic survival." "Acyclische Fosfonucleosiden, Nucleotiden, en Oligonucleotiden: Synthese, Antivirale Evaluatie, en Genetische Selectie" "Piet Herdewyn" "Medicinale Chemie (Rega Instituut)" "De chemische diversificatie en enzymatische proliferatie van kunstmatige genetische polymeren (xeno nucleïnezuren, XNAs) is een intrigerend onderzoeksgebied, vooral vanuit het standpunt van de potentiële toepassingen in de synthetische biologie. Een van de hoofddoelstellingen in dit gebied is het genetisch herprogrammeren van nieuwe micro-organismen door de ontwikkeling van zowel chemische als biologische hulpmiddelen. Voor dit doel zijn oligonucleotide analogen, die goede hybridisatie-eigenschappen onder fysiologische omstandigheden bevatten (hoge affiniteit en hoge specificiteit) en een hogere stabiliteit tonen dan hun natuurlijke congeneren tegen afbraak door cellulaire en serum nucleasen, een aantrekkelijke moleculaire doelgroep.Het is bekend dat een aantal XNA's, zoals HNA, TNA, CeNA en GNA, genetische informatie kunnen opslaan, herkennen en opnemen door ontwkkelde thermofiele polymerase mutanten. Een van de nadelen van deze XNA is de mogelijke instabiliteit van de fosfodiesterbinding in vivo. Met het verloren gaan van de informatie als gevolg. De fosfonaatgroep is gekend als een biologisch actieve nabootsing van het natuurlijke fosfaat, terwijl het niet vatbaar is voor enzymatische splitsing door fosfatasen in vivo. In dit project zijn we geïnteresseerd in het vervangen van de enzymatisch labiele fosfodiesterbinding (O-P) door een fosfonaatverbinding (C-P) om dit probleem te voorkomen. Bovendien kan de C-P-groep interacties verminderen met bindende factoren van natuurlijke nucleïnezuren door het oppervlakelektrostatische potentieel van het relevante XNA-polymeer te veranderen.Bijna 20 jaar na de ontdekking van het eerste acyclische nucleosidefosfonaat met een breed antiviraal activiteitsspectrum, zijn verschillende structurele analogen belangrijke drugs geworden bij de behandeling van DNA-virus en retrovirusinfecties. Acyclische nucleosidefosfonaten (ANP's) vertegenwoordigen een belangrijke klasse van antivirale nucleosidederivaten. Daarnaast zijn acyclische nucleosiden structureel vereenvoudigde analogen van natuurlijk voorkomende nucleosiden door het verminderde aantal stereocenters, en dienen daarom als ideale bouwstenen initiele proof of concept.Op basis daarvan beoogt deze doctorale project om chemische synthetische methoden te onderzoeken voor de bereiding van acyclische fosfonaat-oligonucleotiden (aPhoNA) voor verdere hybridisatie en in vivo studies, evenals screening van polymerasen die geschikt zijn voor deze specifieke modificatie om potentiële kandidaten voor gerichte enzymevolutie te identificeren. Daarnaast werden nieuwe prodrugs van ANP’s gesynthetiseerd en geëvalueerd tegen een reeks retro- en DNA-virussen." "Synthese en structuurbepaling van fosfonaat oligonucleotiden" "Eveline Lescrinier" "Medicinale Chemie (Rega Instituut)" "Synthetische oligonucleotiden gebaseerd op DNA en RNA openden nieuwe therapeutische mogelijkheden omdat ze interfereren met genexpressie (antisense en siRNA) en binden aan een breed doelwitspectrum (aptameren). Deze nucleïnezuren hebben echter slechts een beperkt therapeutisch potentieel door hun chemische structuur met repetitieve 3’-5’-fosfodiesterbindingen die hen onderhevig maakt aan chemische en enzymatische afbraak in fysiologische condities. Dit project onderzoekt daarom artificiële nucleïnezuren (XNA) waarin P-O bindingen vervangen zijn door P-C bindingen (fosfonaat XNAs) als een meer stabiel nucleinezuuranaloog. Het eerste deel van het project omvat chemische synthese met in de eerste fase de aanmaak van bouwstenen (gefosforyleerde precursoren van nucleoside fosfonaten) die in de tweede fase nodig zijn voor de (vaste-drager)synthese van gemodificeerde oligomeren. De twee verschillende types oligonucleotiden die zullen worden uitgewerkt: 3-hydroxy-2-(fosfonomethoxy)propyl (HPMP) en fosfonomethylthreosyl (PMT) nucleinzuren. Voor elk van beide is synthese van bouwstenen op grotere schaal noodzakelijk. Het tweede deel van het project is gericht op de structuurbepaling van fosfonaat oligonucleotiden in homo-en heteroduplexen (met complementair DNA) aan de hand van biomoleculaire NMR studies in oplossing. Kennis van hoge-resolutiestructuren voor deze fosfonaatoligonucleotiden is essentieel bij ‘in silico’ ontwerp van XNA-herkennende enzymen die noodzakelijk zijn voor de selectie van XNA-aptameren (XNA-SELEX)" "Conformationeel verstarde G4-decoy oligonucleotiden voor selectieve inhibitie van telomerase en ontwikkeling van een nucleïnezuur-gebaseerde anti-telomerase PROTAC strategie" "Annemieke Madder" "Vakgroep Geneesmiddelenleer, Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie, University of Sydney, Imperial College London" "G-Quadruplex (G4) nucleïnezuren hebben groeiende aandacht gekregen als targets van kleine moleculen of oligonucleotide-gebaseerde therapeutische strategieën en door hun gebruik als therapeutische aptameren (bv. AS1411, in klinische testen als anti-nucleoline aptameer), gezien hun gekende binding aan transcriptiefactoren en andere DNA-bindende proteïnen. Een relevant target in deze context is telomerase, een enzym dat tot overexpressie komt in kankercellen. Vele G4-bindende liganden voor telomerase inhibitie werden gesynthetiseerd maar geen van hen kon de klinische testen doorlopen, voornamelijk door een gebrek aan selectiviteit. Hier beogen we een totaal nieuwe aanpak voor inhibitie van humaan telomerase. Door het introduceren van modificaties voor covalente stabilisatie van human-telomere structuur-veranderende G4s, beogen we selectieve stabilisatie van de parallelle G4 conformatie om interactie met het enzym te maximaliseren. Verschillende chemie voor intrastrand covalente bindingsvorming zal overwogen worden, evenals additionele structurele variaties (synthetische nucleosides zoals LNAs), voor stabiele binding van onze G4-decoy met het target enzym en inhibitie van telomerase activiteit. In het laatste en meest uitdagende deel van het project beogen we een eerste voorbeeld te ontwikkelen van een G4-gebaseerde PROTAC aanpak door het best presterende G4-analoog te linken aan een E3-ligase ligand voor verder ubiquitinatie en proteasoom degradatie van telomerase." "Ontwikkeling van een nieuwe antisense oligonucleotide therapie voor erfelijke blindheid" "Frauke Coppieters" "Vakgroep Biomoleculaire Geneeskunde, Vakgroep Data-analyse en wiskundige modellering" "Erfelijke netvliesaandoening (IRD) is een belangrijke oorzaak van gezichtsverlies op jonge leeftijd waarvoor gentherapie ontwikkeld wordt. Aangezien genadditie beperkt is tot relatief kleine ziektegenen, zijn antisense oligonucleotiden (ASO's) een opkomende strategie vanwege hun eenvoudige ontwerp, chemische synthese en hoge specificiteit. De huidige ASO's zijn echter meestal mutatiespecifiek en daarom slechts toepasbaar op zeer kleine patiëntencohorten gezien de enorme allelische heterogeniteit die typerend is voor IRD.In dit project willen we een nieuwe ASO-therapie ontwikkelen om de eiwithoeveelheid van IRD-ziektegenen te vergroten door ons te richten op cis-regulerende elementen die translatie onderdrukken. Hierbij zullen we eerst een systematische ASO-screening uitvoeren in 2D in vitro modellen. Vervolgens zullen de meest optimale ASO's worden geëvalueerd in van patiënten afgeleide 3D-retinale organoïden op eiwit- en functioneel niveau en zullen off-targets worden onderzocht." "Ontwikkeling van een nieuwe antisense oligonucleotide therapie voor erfelijke blindheid" "Frauke Coppieters" "Vakgroep Geneesmiddelenleer, Vakgroep Biomoleculaire Geneeskunde" "Erfelijke netvliesaandoeningen zijn een belangrijke oorzaak van blindheid waarvoor precisiegeneeskunde mogelijk wordt. Nieuwe antisense oligonucleotide (ASO) therapieën zijn meestal mutatie-specifiek en vereisen hierdoor vele afzonderlijke klinische trials. Het doel van dit project is de ontwikkeling van een innovatieve, mutatie-onafhankelijke ASO strategie ten opzichte van upstream open reading frames om zo de eiwittranslatie te verhogen, potentieel toepasbaar voor vele erfelijke ziekten." "Antisense oligonucleotide therapie voor genetisch heterogene zeldzame ziekten" "Frauke Coppieters" "Vakgroep Biomoleculaire Geneeskunde" "Ongeveer 350 miljoen personen wereldwijd lijden aan een zeldzame ziekte, die gedefinieerd wordt als een aandoening die voorkomt in minder dan 2,000 individuen. Er werden al meer dan 7,000 verschillende zeldzame ziekten geïdentificeerd, waarvan 80% met een genetische oorzaak. Recente grootschalige sequencing initiatieven hebben geleid tot een snelle en accurate genetische diagnose, een noodzaak voor genoom-gebaseerde precisie geneeskunde.Het doel van dit project is de ontwikkeling van nieuwe antisense oligonucleotide (ASO) therapieën voor zeldzame ziekten. ASOs moduleren genexpressie via ofwel RNA degradatie ofwel sterische hinder. Ze zijn meer kosteneffectief, breder toepasbaar en minder immunogeen in vergelijking met klassieke geneesmiddelen gericht tegen eiwitten. In dit project zullen we erfelijke netvliesaandoeningen (IRDs), een belangrijke oorzaak van vroegtijdig visus verlies, bestuderen als proof of concept. Het humane oog is bijzonder geschikt voor lokale toediening van gentherapie omwille van de grootte, gemakkelijke bereikbaarheid en immuun-status, en verschillende klinische trials zijn reeds lopend voor oculaire gentherapie. IRDs zijn monogenisch maar genetisch heterogeen: meer dan 260 ziektegenen werden reeds geïdentificeerd. Het doel van deze studie is de identificatie en karakterisatie van IRD genen die geschikt zijn voor ASO therapie, en de ontwikkeling van een platform voor de functionele evaluatie van ASO behandeling in 2D en 3D retinale modellen. We zullen geïnduceerde pluripotente stamcellen genereren van patiëntencellen en deze vervolgens differentiëren naar fotoreceptor precursor cellen, retinaal pigment epitheel of retinale organoiden om zo de ASOs te evalueren en optimaliseren in de genetische achtergrond van de patiënt. Het resulterend platform voor de ontwikkeling en evaluatie van ASO behandelingen zal ook toepasbaar zijn voor andere zeldzamen ziekten die bestudeerd worden aan de UGent." "Bepaling van de vorm van oligonucleotiden: Structuur-functie relaties van aptameren en niet-coderend RNA." "Karolien De Wael" "AXES (Antwerpen X-straal analyse, Elektrochemie en Speciatie)" "Oligonucleotiden zijn kleine stukjes DNA of RNA met een specifieke sequentie. Deze sequentie resulteert in een unieke 3D structuur die vervolgens hun functie bepaald, maar er zijn betere methoden nodig om deze structuur te bestuderen. Oligonucleotiden komen in de natuur voor en zijn essentieel in ons leven, maar ze kunnen ook synthetisch geproduceerd worden. Ze spelen een rol in onder andere genexpressie en de afweer tegen bacteriële en virale infecties waardoor het interessante doelwitten zijn voor therapeutische doeleinden. Aptameren, synthetische oligonucleotiden die interageren met specifieke moleculen, kunnen tegenwoordig ook gebruikt worden in sensoren. Er is een snel groeiende behoefte aan efficiënte en snelle methoden voor de karakterisatie van oligonucleotiden, meer bepaald hun sequentie, modificaties, interacties en de 3D-structuur. Ik stel een benadering voor die reeds gebruikt wordt voor proteïnen, maar nieuw is voor oligonucleotiden. Deze methode kan een aantal eigenschappen van oligonucleotiden specifiëren en zal ervoor zorgen dat sequentie-structuur-functie relaties van oligonucleotiden beter begrepen worden. Bovendien zal het begrijpen van deze eigenschapen resulteren in de mogelijkheid om synthetische oligonucleotiden beter te ontwikkelen. Door inzichten te verwerven in de structuur en functie van oligonucleotiden wordt het mogelijk om deze te gebruiken in tal van toepassingen zoals sensoren, gerichte medicijnafgifte en de ontwikkeling van nieuwe antilichaamachtige medicijnen die resulteren in een betere behandeling van ziekten."