Onderzoeksproject P7/41 (Onderzoeksactie P7)
Het begrijpen van (i) de mechanismen die door parasieten worden gebruikt om actief de immuun reacties te verstoren waardoor ze zich kunnen ontwikkelen en handhaven in hun gastheer, en (ii) de mechanismen waarmee de gastheer zijn inflammatie immuunreacties balanceert om deze parasieten te elimineren zonder inflammatie-geassocieerde weefselschade te veroorzaken, vormt een belangrijke uitdaging voor volksgezondheidsprogramma’s.
Om deze dialoog tussen parasiet en zijn gastheren te bestuderen stellen wij voor om de Trypanosomatidae (prototypes: Afrikaanse trypanosomen Trypanosoma brucei, T.congolense, T.vivax en Leishmania donovani) als model organismen te gebruiken.
Onze belangrijkste objectieven zijn (1) het bestuderen van hoe de parasieten de capaciteit van de gastheer (zowel insect als zoogdier) neutraliseren om de pathogeen te elimineren (resistentie tegen de infectie); (2) het onderzoeken van hoe parasiet- en vector-afkomstige moleculen de (patho)fysiologie van de gastheer moduleren; (3) het analyseren van hoe de gastheer op zijn beurt de weefsel pathogeniciteit als gevolg van de parasiet infectie tracht te controleren (tolerantie van de gastheer tegen de infectie).
Dit project is een directe voortzetting van het samenwerkingsprogramma IUAP P6/15 (Moleculaire dialoog tussen de parasiet en zijn gastheren: het trypanosoom model) dat sterk gewaardeerd en ondersteund werd in de IUAP fase VI ex-post evaluatie. Het nieuwe netwerk omvat 4 partners die al samenwerkten in het P6/15 project: ULB (Dr.E.Pays/B/Vanhollebeke), VUB (Dr. P.De Baetselier), ITG (Dr. J. Van Den Abbeele) en LMUM (Dr. M. Boshart). De complementaire en unieke wetenschappelijke expertise van deze partners in het domein van Afrikaanse trypanosomiasis wordt versterkt door de ITG-groep van Dr. J.-C. Dujardin, erkend voor zijn expertise in de biologie van de Leishmania parasiet biologie en de parasiet genomica en metabolomica. Daarenboven zal de IEM groep van Dr.B.Ryffel in het netwerk bijdragen door zijn expertise in het kader van de immuno-pathologie van infecties. Deze twee laatste partners zullen het onderzoek verbreden naar andere parasieten, in overeenstemming met de aanbevelingen van de IUAP fase VI ex-post evaluatie. Bovendien zullen ze door het aanleveren van originele ‘tools bijdragen tot het succes en de internationale zichtbaarheid van het netwerk.
De IUAP fase VII zal aan de nieuwe en jonge onderzoeksgroep leiders die zich ontpopten tijdens de IUAP fase VI (Dr.B. Vanhollebeke, ULB; Dr.S.Magez,VUB ; Dr.J.Van Den Abbeele, ITG) een unieke gelegenheid geven om hun nationale en internationale wetenschappelijke positie verder te versterken. Meer bepaald zal Dr. B. Vanhollebeke de rol van wetenschappelijk coordinator op zich nemen, gesteund door prof . E.Pays in de periode tot de pensionering van deze laatste (juli 2014). Daarenboven zal prof. S.Magez voor VUB de rol van wetenschappelijk promotor op zich nemen daar de pensionering van prof. De Baetselier voorzien is voor september 2015.
Werkpakket 1: Hoe adapteren parasieten zich aan de druk van het immuunsysteem en van de geneesmiddelen in hun gastheren?
(1) ULB zal in detail bestuderen hoe trypanosoom soorten die de mens infecteren (T.brucei gambiense) resistent zijn voor de lytische activiteit van ApoL1. Hierbij zullen ULB en VUB het mechanisme ontrafelen hoe ApoL1 door trypanosomen wordt opgenomen onafhankelijk van het haptoglobin-hemoglobin receptor complex (ook TLF2 opname genoemd).
(2) De ULB, ITG-1 en LMUM groepen zullen de signaal en celdifferentiatie processen analyseren tijdens de ontwikkeling van de trypanosoom in de zoogdiergastheer. Hierbij zal er specifiek aandacht worden besteed aan de karakterisering van de endocytose machinerie.
(3) ITG-1 en LMUM zullen hun onderzoek richten op de metabolische aanpassingen van de trypanosoom aan oxidatieve stress en aan de wisselende beschikbaarheid van voedingsstoffen tijdens de verschillende ontwikkelingsstadia in de tseetseevlieg.
(4) ITG-2 zal samen met ULB en LMUM de adaptaties aan oxidatieve stress bestuderen die geassocieerd zijn met de hogere in vivo overlevingscapaciteit van antimonialen-resistente Leishmania donovani in vergelijking met antimonialen-gevoelige populaties, in natuurlijke (geneesmiddel-vrije) omstandigheden.
Werkpakket 2: Hoe moduleren parasiet- en vector- afkomstige moleculen de (patho)fysiologie van de gastheer?
(1) VUB zal uitmaken hoe enzymen die door de trypanosoom worden vrijgesteld (vb. sialidasen) schade toebrengen aan de immuun cellen van de gastheer en, in samenwerking met IEM, hoe de inflammatie reactie die opgewekt wordt door de trypanosoom bijdraagt aan de anemie tijdens de chronische infectie fase.
(2) VUB , ITG-1 en IEM zullen onderzoeken hoe de B-cel vernietiging door de parasiet in gang wordt gezet (parasietoverdracht doormiddel van naaldinjectie of trypanosoom-geïnfecteerde tseetseevliegen), welke intracellulaire signaalcascades leiden tot deze immuno-pathogenische schade en welke de gevolgen ervan zijn voor vaccinatie.
(3) ITG-1 zal, in samenwerking met ITG-2, onderzoeken hoe een trypanosoom infectie de tseetseevlieg speekselklieromgeving verandert. Daarenboven zal ITG-1, samen met VUB, bestuderen hoe componenten van het tseetseevliegspeeksel (geïdentificeerd door ITG-1) de ontwikkeling van de parasiet en de aangeboren immuun respons van de zoogdiergastheer beïnvloeden ter hoogte van de tseetseevlieg beet.
Werkpakket 3: Welke mechanismen controleren de gastheerweefsel pathogeniciteit gedurende de parasiet infectie?
(1) ULB zal bestuderen hoe immuno-modulatorische moleculen van de trypanosoom (die reeds door het netwerk werden geïdentificeerd) de resistentie en tolerantie tegen infectie beïnvloeden, en zal, in samenwerking met VUB en LMUM, trachten te begrijpen hoe deze moleculen het arginine metabolisme beïnvloeden alsook de signaalcircuits (cAMP, autofagie) die betrokken zijn in de inflammatie / anti-inflammatie immuun respons (vroege inductie/inhibitie van IL-10, TNF, ,…)
(2) ULB zal de capaciteit onderzoeken van ApoLs om de myeloide cel activatie en inflammatie te moduleren. In deze context zullen originele transgene muizen (ApoL KO of ApoL1 expresserende muizen) gebruikt worden.
(3) VUB zal mechanismen identificeren waarmee de anti-trypanosoom immuun respons, in het bijzonder deze respons die gemedieerd wordt door specifieke monocyte-afgeleide cel populaties die geïdentificeerd werden in het P6/15 programma (inclusief ‘weefsel-residente’ en ‘weefsel-gerecruteerde’ subpopulaties), bijdraagt aan de inflammatie ter hoogte van de lever en hersenen alsook aan de anemie tijdens de chronische infectie fase. Dit onderzoek zal voordeel halen uit de expertise van de IEM groep in het gebruik van relevante murine modellen voor humane pathologieën in long inflammatie, gastheer respons tegen infectie en neuropathologie. Van belang is hier dat de VUB een potentiële merker van Kuppfer cellen heeft geïdentificeerd die momenteel gebruikt wordt voor het genereren van transgene (‘knock-in’) muizen en die toelaat om deze specifieke myeloide cel populatie te volgen of te elimineren om zo hun rol ervan te bestuderen in de leverschade als gevolg van een infectie met trypanosomen. Bovendien zullen we gebruikmaken van de unieke capaciteit van ITG-1 om muizen te infecteren via trypanosoom-geïnfecteerde tseetseevliegen waardoor we de bijdrage van de verschillende myeloide cel subpopulaties in de tolerantie kunnen bestuderen in een meer natuurlijke ‘setting’. Nanobodies®, kameel-afgeleide ‘single-domain’ antilichamen die oorspronkelijk werden geïdentificeerd door VUB en die aangetoond werden waardevolle instrumenten te zijn om inflammatorische cellen te bereiken, zullen geproduceerd worden en gebruikt om, in samenwerking met ULB en IEM,de activiteit van geselecteerde moleculen in vivo / in vitro te testen, om expresserende cellen te volgen doormiddel van microscopie of in vivo beeldvorming, etc..
(4) ITG-2 zal in samenwerking met VUB de gastheer respons bestuderen gedurende een infectie met natuurlijke L.donovani stammen die verschillende in vivo overlevingscapaciteiten hebben. Dit onderzoek zal toelaten om factoren van de gastheer te identificeren die essentieel zijn in de controle van deze klinisch verschillende stammen.
Specifieke expertise van de partners
ULB: moleculaire biologie van trypanosomen; mechanisme van resistentie van trypanosomen tegen componenten van de aangeboren immuun respons
VUB: immunopathogeniciteit van trypanosomen; ontrafelen van de moleculaire en functionele B cel en myeloide cel diversiteit (monocyten, macrofagen, DCs) als in vivo sensor van inflammatorische responsen en als doelwit voor therapeutische interventies
ITG-1: trypanosoom-tseetseevlieg transmissiemodel; trypanosoomontwikkeling in de tseetseevlieg; moleculaire biologie van de tseetseevlieg
ITG-2: vergelijkende genomica en metabolomica (geïntegreerde systeembiologie) om mechanismen te bestuderen bij de Leishmania parasiet van resistentie tegen geneesmiddelen en tegen de immuunrespons
LMUM: cyclisch AMP en PKA biochemie; signaal mechanismen in de trypanosoom levenscyclus en in de gastheer-parasiet interacties; energie metabolisme en regulatie tijdens de trypanosoomontwikkeling
IEM:long, hersen en darm immuno-pathogeniciteit veroorzaakt door verschillende pathogenen (Plasmodium, Listeria, Mycobacteria, Toxoplasma,…); genereren en beschikbaar stellen van specifieke murine modellen (KO muizen); beheer en gebruik van het Genoom en Transcriptoom Affimetrix platform GENOTRANS
