Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Benchtop photoporator" "Kevin Braeckmans" "Vakgroep Geneesmiddelenleer" "Inbrengen van exogeen materiaal in het cytoplasma van levende cellen is een belangrijk aspect van van verschillende biomedische toepassingen. Doorheen het celmembraan komen zonder cel toxiciteit te induceren is hierbij het belangrijkste knelpunt.  Ondertussen werden verschillende technieken ontwikkeld waarbij elektroporatie en lipofectie de bekendste zijn voor in vitro en ex vivo toepassingen. Niettemin hebben deze technologieën belangrijke beperkingen wat betreft veelzijdigheid, toxiciteit en efficiëntie. In de afgelopen jaren was de promotor met zijn team pionier in nanopartikel (NP) gefaciliteerde fotoporatie, die veel van de tekortkomingen van de huidige commercieel verkrijgbare methoden kan verhelpen. Het team bewees in verschillende onderzoeksgebieden de meerwaarde en veelzijdigheid van deze technologie om materiaal binnen te brengen en dit met een heel beperkte toxiciteit. De groeiende belangstelling van mogelijke klanten komt onder meer naar voor in het toenemend aantal aanvragen van verschillende life-science groepen om de technologie te gebruiken als onderzoeksmethode. Een unieke opportuniteit dient zich aan om een fotoporatie toestel en gerelateerde disposables in de markt te zetten. Ons eerste doel is om de complexe labo setup te vertalen naar een geïntegreerd, gebruiksvriendelijk tafel model, inclusief software. Uit de feedback van onze gebruikers zullen de noden blijken voor verder optimalisatie vooraleer we een performant toestel in de markt kunnen zetten en de gegenereerde PoCs zullen helpen om toekomstige klanten te overtuigen van de waarde van deze technologie. Aan het einde van het project is het ons doel een business plan op te stellen met een duidelijk inzicht in prijsstelling van de producten en de investeringen die nodig zijn om de spin-off te starten." "Het ontrafelen van de cellulaire respons tegen fotoporatie" "Kevin Braeckmans" "Vakgroep Geneesmiddelenleer" "Het afleveren van verbindingen in cellen is een alomtegenwoordige vereiste voor fundamenteel levenswetenschappelijk onderzoek en op cellen gebaseerde klinische toepassingen. Omdat cellen door hun plasma worden beschermd tegen de buitenwereld membraan, het vereist geavanceerde technologie om verbindingen over deze barrière zonder te leveren toxiciteit veroorzaken. Photoporation is in opkomst als een krachtige technologie om precies dit te bereiken. Het vertrouwt over laserbelichting van plasmonische nanodeeltjes die aan cellen zijn toegevoegd. Absorptie van de laserenergie door de nanodeeltjes zorgt ervoor dat het plasmamembraan lokaal doorlatend wordt verwarming- of drukeffecten, waardoor externe stoffen in de cellen kunnen diffunderen. Hoewel het is geweest ruimschoots aangetoond dat fotoporatie geen acute cytotoxiciteit veroorzaakt, het blijft onbekend hoe het beïnvloedt de celfysiologie op de korte en langere termijn. Toch is deze informatie cruciaal om veilig te zijn de technologie in verschillende settings implementeren. Daarom zullen we de cellulaire respons ontrafelen photoporation. We zullen daarbij vroege stroomafwaartse gebeurtenissen analyseren, zoals de activering van membraanherstelwegen en inductie van cellulaire stressniveaus, evenals meer persistent veranderingen in genexpressie en genoomintegriteit. De fundamentele inzichten uit deze studies zullen een solide basis bieden om van photoporation een standaard transfectietechnologie te maken die kan worden gebruikt met vertrouwen. Tegelijkertijd zal het helpen strategieën te bedenken om de potentiële kant te verminderen of te exploiteren effecten van fotoporatie." "Interactief en intelligent cellomica platform." "Winnok De Vos" "Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH), VIB CMN - Moleculaire Neurogenomica, Perifere Neuropathieën, Fysiofarmacologie (FYSFAR), Laboratorium voor celbiologie en histologie" "Cruciale inzichten in cel- en ontwikkelingsbiologie zijn te danken aan technologie om levende cellen te visualiseren. Uit de groeiende complexiteit van cellulaire modellen en de precisie waarmee ze genetisch gemanipuleerd kunnen worden, volgt de nood aan meer geavanceerde microscopie. Kort samengevat vraagt modern, overkoepelend celonderzoek (ofte cellomica) lichtefficiënte, intelligente en interactieve beeldvormingsmethoden. Om deze gedeelde nood in te vullen, heeft ons consortium een innovatief platform geïdentificeerd dat snelle, minimaal invasieve visualisatie mogelijk maakt van kleine tot middelgrote stalen (cellen tot organoïden) aan hoge resolutie, zodat processen in beeld gebracht kunnen worden die reiken van voltage fluctuaties tot opeenvolgende celdelingen. Om enkel de relevante biologie te visualiseren – en daardoor ook een hogere doorvoer te verzekeren – is het systeem uitgerust met online beeldherkenning. En, om gerichte verstoringen mogelijk te maken, zoals lokale beschadiging of optogenetische activatie, kunnen kleine regio's selectief in het beeldveld belicht worden. Dankzij een dergelijke controle wordt het mogelijk om (sub-)cellulaire processen met ongekend detail te bestuderen. Het platform zal aangewend worden in verscheidene speerpuntonderzoeksvelden, waaronder neurowetenschappen, cardiovasculair onderzoek en infectieziekten, waardoor het een onmisbare aanwinst betekent voor de aanvragers, de microscopie kernfaciliteit en de Universiteit van Antwerpen." "Het ontrafelen van de cellulaire respons tegen fotoporatie." "Winnok De Vos" "Universiteit Gent, Laboratorium voor celbiologie en histologie" "Een veel voorkomende nood in fundamenteel onderzoek en cel-gebaseerde klinische applicaties is het binnenbrengen van cel-vreemde stoffen en partikels. Omdat cellen goed zijn afgeschermd van de buitenwereld door een plasmamembraan is er gesofisticeerde technologie nodig om deze barrière te doorkruisen zonder daarbij blijvende schade toe te brengen. Fotoporatie is een opkomende techniek die dit exact mogelijk maakt. Ze berust op laser belichting van plasmonische nanopartikels die bij cellen worden gevoegd. Door absorptie van de laser energie permeabiliseren de nanopartikels tijdelijk de plasmamembraan via lokale verhitting- of schokeffecten, wat influx van exogene moleculen mogelijk maakt. Het is reeds aangetoond dat de techniek geen acute toxiciteit veroorzaakt, maar het is nog niet geweten of en hoe ze celfysiologie op korte en lange termijn wijzigt. Net deze kennis is essentieel om er een veilige implementatie van te verzorgen voor verschillende toepassingen. Daarom zullen we met dit project de cellulaire respons op fotoporatie in kaart brengen. We zullen de directe gevolgen zoals plasmamembraanherstel en de inductie van cellulaire stress pathways analyseren alsook de meer persistente invloed op genexpressie en genoomintegriteit. De fundamentele inzichten die we uit deze studie zullen bekomen, zullen een solide basis geven om van fotoporatie een betrouwbare standaard transfectietechniek te maken. Tevens zal het de aanzet geven om strategieën te bedenken die de neveneffecten van fotoporatie reduceren of net exploïteren." "Een microfluïdische aanpak gericht op contactloze lasergeïnduceerde fotoporatie voor celgebaseerde therapieën" "Kevin Braeckmans" "Vakgroep Geneesmiddelenleer" "Behandeling van cellen voor celgebaseerde therapieën is een nieuwere vorm van therapie waarin cellen worden geïnjecteerd patiënt om ziekten te voorkomen of te behandelen. Een bekend voorbeeld is het gebruik van een kankerpatiënt eigen immuuncellen om de tumorcellen aan te vallen. Vapor nanobubble (VNB) photoporation is vooral veelbelovend voor ex vivo preparatie van cellen voor cel-gebaseerde therapieën zoals het typisch is biedt hoge efficiëntie, hoge doorvoer en lage toxiciteit. Het is gebaseerd op het gebruik van plasmonic nanodeeltjes, zoals gouden nanodeeltjes (AuNP), die explosieve nanobellen kunnen vormen gepulseerde laserbestraling. Die kleine explosies kunnen kleine poriën vormen in celmembranen, waardoor functionele moleculen en nanodeeltjes om cellen binnen te dringen. Echter, vertaling van VNB photoporation naar klinische toepassingen wordt gehinderd door het feit dat de huidige procedure afhankelijk is van AuNP dat in nauw contact staat met het celmembraan. Daarom zullen we in dit project de mogelijkheid om VNB-fotoporatie van cellen uit te voeren zonder dat AuNP in contact is met cellen. Vloeistof en moleculaire dynamica-simulaties zullen worden gebruikt om de omstandigheden te onderzoeken waarbij contactvrij is fotoporatie van celmembraan kan worden bereikt. Vervolgens zal het worden onderzocht door middel van simulaties en experimenteert hoe explosief vnb de vloeistofstroom in een microfluïde kanaal kan beïnvloeden. De laatste stap is het ontwerpen van microfluïdische apparaten waarin de afstand tussen cellen en AuNP kan zijn zodanig geregeld dat contactloze VNB-fotoporatie van cellen wordt verkregen." "Flanders BioImaging: Toonaangevende geïntegreerde service en ondersteuning voor toegepaste biologische beeldvorming (FBI-LIAISE)." "Winnok De Vos" "Moleculaire Beeldvorming en Radiologie (MIRA), Katholieke Universiteit Leuven, Universiteit Hasselt, Universiteit Gent, Vrije Universiteit Brussel, Laboratorium voor celbiologie en histologie" "Flanders Bioimaging (FBI) is een interuniversitair consortium van geavanceerde lichtmicroscopiekernfaciliteiten voor biomedische beeldvorming, ontworpen om de ultramoderne beeldvormingsinfrastructuur en expertise in Vlaanderen te integreren, optimaliseren en coördineren. Het primaire doel is om Europees onderzoekstoegang te bieden tot geavanceerde speerpuntbeeldvormingstoepassingen op elke locatie via lidmaatschap van EuroBioImaging, een toonaangevend Europees onderzoeksinfrastructuurconsortium. Vertrouwend op een staat van dienst op het gebied van wetenschappelijke samenwerking en publiek-private partnerschappen, zal de FBI end-to-end-oplossingen bieden, onderzoekers ondersteunen met onderzoeksontwerp, nieuwe toegangsmethoden (bijv. verzending van monsters, virtuele microscopie...), ontwikkeling van nieuwe beeldvormingstechnieken, geavanceerde beeldanalyse en training in alle aspecten, van gegevensverzameling tot analyse en interpretatie. Workflows die binnen de FBI zijn ontwikkeld, voldoen aan de principes van FAIR-gegevensbeheer en interne kwaliteitscontrole zorgt voor gestandaardiseerde en betrouwbare service." "Non-virale gengemodificeerde stamceltherapie" "Kevin Braeckmans, Tom Taghon" "Vakgroep Geneesmiddelenleer, Vakgroep Diagnostische Wetenschappen" "Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's) worden via herprogrammering afgeleid van volwassen somatische cellen. Hoewel ze in hoge mate worden beschouwd als een medische revolutie en een onbeperkte bron van elk type menselijke cel, wordt de brede toepassing van iPSC's voor therapeutische doeleinden belemmerd door verschillende uitdagingen. Het NOVISTEM-project, gefinancierd door de European Innovation Council, heeft tot doel de genetische modificatie van iPSC's en het daaropvolgende gebruik ervan in celtherapie te stroomlijnen. Bovendien zullen onderzoekers iPSC's gebruiken om chimere antigeenreceptor (CAR) T-cellen te genereren door zich te richten op een signaalroute die de ontwikkeling van T-cellen stimuleert. Hierdoor kunnen ze grote aantallen goed gekarakteriseerde CAR-T-cellen produceren voor klinisch gebruik." "Centrum voor geavanceerde microscopie Antwerpen (ACAM)." "Jean-Pierre Timmermans" "Laboratorium voor celbiologie en histologie" "Het Centrum voor Geavanceerde Microscopie Antwerpen (ACAM) biedt een hoogwaardige service voor het visualiseren van biologische stalen op nano- tot mesoschaal. Haar missie is om een attractiepool te zijn voor hoogstaande microscopie en kwantitatieve beeldvormingsexpertise en om zo onderzoeksexcellentie aan de Universiteit Antwerpen te bevorderen. Om dit te realiseren, biedt ACAM ondersteuning bij projectplanning, staalvoorbereiding, microscoopselectie en - gebruik, beeldanalyse en -visualisatie en interpretatie. ACAM beheert 10 geavanceerde microscoopsystemen, een server voor beeldgegevensopslag en verschillende werkstations voor beeldanalyse. Hoogdimensionele beeldvorming is een speerpunt met light sheet microscopie, ultrasnelle live cell imaging en high-throughput microscopie als voornaamste technologieën. Naast het verwerven en onderhouden van nieuwe hardware, ontwikkelt ACAM zijn eigen software-algoritmes en evalueert de faciliteit nieuwe experimentele opstellingen. Er worden routinematig trainingen en thematische cursussen georganiseerd zodat er voldoende achtergrondinformatie is over nieuwe technologieën, optimaal gebruik van apparatuur en experimentele reproduceerbaarheid. ACAM voert een open science-beleid en investeert om alle data te laten voldoen aan het FAIR-principe. Door een brede waaier aan technologiën aan te bieden en door de nieuwe evoluties binnen de microscopie nauw op te volgen, wil ACAM onderzoekers in staat stellen om wetenschap met een hoge impact uit te voeren." "Organoid painting: een objectieve strategie om humane weefselanalogen op individueel celniveau te fentoyperen met behulp van deep learning-verbeterde beeldvorming en analyse." "Winnok De Vos" "Visielab, Laboratorium voor celbiologie en histologie" "De ontdekking van nieuwe, therapeutisch waardevolle moleculen berust op het gebruik van celculturen, welke sterk vereenvoudigd zijn, en diermodellen die niet noodzakelijk overeenstemmen met de mens. Suboptimale modellen aan de preklinische kant, zullen onvermijdelijk leiden tot een groot verlies van kandidaatmoleculen in klinische studies. Dankzij de opkomst van humane geïnduceerde pluripotente stamceltechnologie, is het mogelijk geworden om organoïden te genereren die een meer getrouwe samenstelling en driedimensionele structuur hebben. Jammer genoeg bemoeilijkt de complexe, ondoorzichtig aard van deze weefselanalogen hun integratie in een routine screening omgeving. Wij willen een raamwerk ontwikkelen waarmee organoiden grondig kunnen worden gekarakteriseerd. Meer specifiek, bundelen wij onze expertise in microscopische beeldvorming en deep learning om zeer snelle, hoog-kwalitatieve beeldvorming en cellulaire fenotypering van organïden mogelijk te maken. Om de relevantie kracht bij te zetten, zullen we deze methode toepassen op twee industrieel-relevante voorbeeldapplicaties, met name om celstatus te onderscheiden in tumorsferoïden en om celtypes te identificeren in neuro-organoïden. Eens op punt, geloven wij dat dit raamwerk gretig zal worden aangewend door farmaceutische en klinische onderzoekslaboratoria die hun moleculaire bibliotheken op een relevanter model willen evalueren. Tevens zal het een rol kunnen spelen bij de kwaliteitsbeoordeling van weefselanalogen in de context van regeneratieve geneeskunde." "Exploratie van het marktpotentieel van fotoporatie als nieuwe generatie transfectietechnologie in fundamenteel onderzoek en celgebaseerde therapieën" "Kevin Braeckmans" "Vakgroep Geneesmiddelenleer" "Het binnenbrengen van macromoleculen in levende cellen is een veel voorkomende noodzaak voor zowel fundamenteel biologisch onderzoek als biomedische toepassingen. Denk bijvoorbeeld aan onderzoek naar moleculaire netwerken in cellen waarvoor moleculen moeten binnen gebracht worden die kunnen interfereren met specifieke componenten in dit netwerk. Of het produceren van genetisch gewijzigde therapeutische cellen waarvoor evenzeer specifieke biologisch actieve moleculen moeten binnen gebracht worden in de cellen om ze therapeutisch potenter te maken. Fotoporatie is een opkomende technologie, gebaseerd op een combinatie van laserlicht en lichtgevoelige nanomaterialen, die in staat is om dergelijke moleculen binnen te brengen in een brede waaier aan celtypes, en dit op efficiënte wijze met minimale impact op gezondheid van de cellen. Na verscheidene jaren van intensief onderzoek naar fotoporatie is het INTRACYTE project erop gericht om deze technologie verder te ontwikkelen voor gebruik in wetenschappelijk onderzoek en klinische applicaties zoals celgebaseerde therapieën. Dit omvat verdere ontwikkeling van de nanomaterialen en optische instrumentatie, naast het opzetten van internationale samenwerkingen met specialisten in geselecteerde toepassingen. Het doel op het einde van het project is om een duidelijk zicht te hebben op de valorisatie-opportuniteiten van fotoporatie als een nieuwe generatie transfectietechnologie."