Wetenschap met impact

De impact van VIB op de samenleving en het biotech ecosysteem is te danken aan het wetenschappelijke werk van wereldklasse dat in al zijn centra wordt verricht. Die wetenschap vormt een sterk fundament voor de voortdurende ontwikkeling van klinische toepassingen en het opzetten van industriële samenwerkingen en spin-offs, dit alles in nauw overleg met diverse units op het hoofdkantoor van VIB.

In wat volgt presenteren we een selectie van onderzoeksartikelen die aantonen dat de wetenschappers in alle VIB centra internationaal erkend en baanbrekend onderzoek verrichten. Hun pionierswerk verschijnt regelmatig in toonaangevende wetenschappelijke tijdschriften die verschillende domeinen van de levenswetenschappen bestrijken.

Immunologie en inflammatie

Eiwitkristallen oplossen tegen astma
Normaal kristalliseren eiwitten niet in het lichaam, maar in sommige gevallen gebeurt dat toch. Charcot-Leyden kristallen ontstaan uit het eiwit Galectin-10 en werden al in 1853 in de luchtwegen van astmapatiënten ontdekt. Wetenschappers schonken echter weinig aandacht aan deze kristallen en hun verband met de ziekte bleef onbekend.

De groepen van Bart Lambrecht en Savvas Savvides hebben nu vastgesteld dat deze kristallen, die overvloedig in het slijm van de luchtwegen aanwezig zijn, het immuunsysteem stimuleren, en de inflammatie en abnormale slijmproductie stimuleren die vaak in de luchtwegen van astmapatiënten worden waargenomen. Samen met het biotechbedrijf argenx hebben ze antilichamen ontwikkeld die de kristallen kunnen oplossen, om zo belangrijke symptomen van astma te beperken. Persson et al., Science, 2019
 

Yvan Saeys Lab

Enzymen in 3D
Organismen in alle rijken zijn cruciaal afhankelijk van een molecule, acetyl-CoA, die als brandstof dient voor essentiële biochemische processen in de cellen, zoals de productie van vetzuren en cholesterol. Acetyl-CoA is echter niet altijd vlot beschikbaar. Voor de productie ervan is het enzym ATP-citraatlyase (ACLY) nodig.

Het onderzoeksteam van Savvas Savvides heeft de driedimensionale structuur en de moleculaire werking van ACLY ontraadseld. Hun bevindingen zouden kunnen helpen om gericht op ACLY in te werken in kanker en metabolische ziekten zoals atherosclerose. De structuur van ACLY heeft ook een cruciale evolutionaire relatie aan het licht gebracht die ons begrip van de oorsprong van de celademhaling radicaal verandert. Verschueren et al., Nature, 2019

Individuele cellen volgen
Met een combinatie van single-cell profilering en computationele tools voor trajectinferentie is het momenteel mogelijk de dynamiek van individuele cellen tot in ongeziene en data-gebaseerde details te onderzoeken.

Het lab van Yvan Saeys heeft een volledige vergelijking uitgevoerd van 45 verschillende methoden voor trajectinferentie (een techniek waarbij het differentiatiepad geconstrueerd wordt beginnend in cellen in een vroeg stadium en eindigend in cellen in een laat stadium). De studie belicht de complementariteit van de tools, geeft richtlijnen voor de gebruikers van de methoden en wijst op onopgeloste uitdagingen in het domein. Alle softwaretools zijn gratis beschikbaar op dynverse.org.
Saelens et al., Nature Biotechnology, 2019
 

Enzymen in 3D

Macrofagen in kaart brengen
Onze hersenen bevatten niet alleen neuronen maar ook diverse immuuncellen die een belangrijke rol spelen in de werking van het brein. Eén soort immuuncellen blijft zelfs een eeuw na de ontdekking ervan fascineren: de hersenmacrofagen.

Onderzoekers van de labs van Jo Van Ginderachter en Yvan Saeys hebben single-cell transcriptomen gecombineerd met hoog-dimensionele cytometrie, fate-mapping en microscopie om de oorsprong en diversiteit van de hersenmacrofagen beter te begrijpen. Hun onderzoek heeft de opvallende diversiteit van de hersenmacrofagen aan het licht gebracht en onverwachte microglia aangetroffen. Opmerkelijk genoeg lijken deze ‘verborgen’ microglia op de microglia die normaal in verband worden gebracht met aandoeningen als de ziekte van Alzheimer. Van Hove et al., Nature Neuroscience, 2019

Plantensysteembiologie

Radiale groei begrijpen
Planten groeien niet alleen in de lengte, wat iedereen kan zien, maar ook in de breedte. Deze verdikking van de stengels en wortels geeft de planten fysieke steun, levert ons hout en kurk op, en speelt een belangrijke rol in het vastleggen van koolstof uit de atmosfeer in plantenbiomassa.

Het labo van Bert De Rybel heeft bijgedragen aan ons inzicht in de radiale groei van planten door aan te tonen dat DOF-type transcriptiefactoren controle uitoefenen op gerichte delingen in specifieke procambiumcellen, wat erop wijst dat dit schijnbaar homogene weefsel bestaat uit zeer actieve en zeer rustige zones. Dit inzicht zal helpen bij het kweken van gewassen met een hogere opbrengst en een beter vermogen om koolstof uit de atmosfeer op te slaan dankzij een grotere biomassa. Miyashima et al., Nature, 2019, Smet et al., Current Biology, 2019

Curcumine voor een betere verwerking van biomassa
Om de industriële verwerking van plantaardige biomassa tot energie en waardevolle chemicaliën te bevorderen, kunnen planten zodanig worden gemodificeerd dat ze alternatieve en gemakkelijker af te breken lignine bevatten. Het is daarbij belangrijk dat deze interventie het rendement van de planten niet aantast.

Onderzoekers van het team van Wout Boerjan hebben nu ontdekt dat curcumine, een molecule die door kurkuma wordt geproduceerd, als bouwsteen kan dienen voor het ligninepolymeer en daardoor de verwerking van plantaardige biomassa beduidend kan verbeteren. Oyarce et al., Nature Plants, 2019

Genen uitschakelen met CRISPR
Genen uitschakelen is een uitstekende manier om te ontdekken wat ze doen. Als je immers een gen belet om zijn werk te doen en vervolgens veranderingen vaststelt, heeft dat gen er waarschijnlijk iets mee te maken. Maar er is een probleem. Wanneer een wetenschapper een gen muteert dat voor de groei en/of de reproductie nodig is, worden de gemuteerde planten vaak erg ziek of gaan ze zelfs dood.

De teams van Thomas Jacobs, Moritz Nowack, en Tom Beeckman hebben nu een op CRISPR gebaseerd weefselspecifiek systeem ontwikkeld om genen uit te schakelen: CRISPR-TSKO. Het kan specifieke mutaties uitlokken in bepaalde types plantencellen, weefsels en organen. De efficiëntie van CRISPR-TSKO schept nieuwe mogelijkheden om  genfuncties te ontdekken en te analyseren tijdens het leven van de plant, zonder dat dit functieverlies invloed heeft op de hele plant. Decaestecker et al., Plant Cell, 2019

 

 

 

Endocytose blokkeren
Plantencellen absorberen veel belangrijke stoffen in een proces dat endocytose heet en essentieel is voor de opname van voedingsstoffen, de transmissie van celsignalen, en de interacties tussen planten en microben. Maar de vitale aard van het proces maakt endocytose moeilijk te bestuderen met methoden uit de klassieke genetica.

Het team van Jenny Russinova heeft een nieuwe chemische stof geïdentificeerd, ES9, die de endocytose blokkeert, en heeft ontdekt dat deze kleine molecule bindt met clathrine, een eiwit dat een belangrijke rol speelt in de vorming van gecoate vesikels, kleine ‘organen’ in de cellen. Bijkomende in vitro studies van de binding en röntgenkristallografie hebben deze interactie bevestigd. Dejonghe et al., Nature Chemical Biology, 2019

Medische biotechnologie

Eetbare vaccins
Therapeutische antilichamen worden steeds meer in de kliniek gebruikt om diverse ziekten te behandelen. Maar het blijft moeilijk om antilichamen via orale weg naar de darmen te brengen, omdat ze de spijsvertering niet overleven en de gastro-intestinale weefsels niet bereiken.

Nu heeft het team van Nico Callewaert een nieuwe antilichaamtechnologie ontwikkeld die de voordelen van antilichaam-gebaseerde therapieën combineert met het gemak van een orale toediening. Een belangrijk aspect is dat de antilichamen met behulp van gist worden aangemaakt, in een proces dat even eenvoudig is als de fabricage van voedsel. Dit kan toepassingen opleveren in verschillende domeinen, van de bestrijding van darminfecties en de behandeling van inflammatoire en metabolische aandoeningen tot de ontwikkeling van voedselsupplementen die het microbioom wijzigen. Virdi et al., Nature Biotechnology, 2019

Een eiwittag om het immuunsysteem te bestuderen
Om  geëxpresseerde eiwitten te kunnen controleren, kunnen cellen een chemische ‘tag’ aan een eiwit vastmaken om de activiteit ervan te wijzigen. ISG15 is een van die tags. De moleculaire functie van ISG15 is echter moeilijk te vatten, omdat men de identiteit van de gewijzigde eiwitten en de precieze plaats van hun wijziging nog steeds niet kent.

Het team van Francis Impens maakt gebruik van de technologie voor  identificatie van de sites waarbij ubiquitine wordt gemodificeerd om de modificatiesites van ISG15 op te sporen. Dankzij deze nieuwe methode kunnen de wetenschappers nu met eiwitten met een ISG15 tag identificeren en bestuderen, zodat ze hun vele functies in de bestrijding van ziekten kunnen ontraadselen. Mogelijks zal dit nieuwe antimicrobiële geneesmiddelen opleveren. Zhang et al., Nature Communications, 2019

Structurele biologie

Het pantser van bacteriën ontmantelen
Wat als we ziekteverwekkende bacteriën konden bestrijden door hun beschermende pantser te vernietigen? Bacillus anthracis, het etiologische middel van antrax (miltvuur), heeft een eiwithoudend pantser dat de S-laag wordt genoemd.

Een interdisciplinaire studie door het team van Han Remaut heeft meer licht geworpen op de vorming en samenstelling van deze S-laag. Dankzij deze inzichten kon men een nieuwe strategie ontwikkelen om met behulp van specifieke nanolichamen het pantser af te breken. In een in vivo toepassing werkten deze Nanobodies® als nanobiotica die antrax bij de muis konden genezen. Deze studie levert het eerste in vivo <italics> bewijs dat  verstoring van de integriteit van de bacteriële S-laag tijdens een infectie therapeutische mogelijkheden biedt. Fioravanti et al., Nature Mirobiology, 2019

Megabodies onthullen de structuur van GABAA
Het lab van Jan Steyaert heeft een innovatieve plug-and-play technologie ontwikkeld om functionele Nanobodies® op verscheidene structuren met diverse eigenschappen te enten en zo megabodies te vormen. Deze megabodies zijn baanbrekende onderzoeksinstrumenten voor de structuurbepaling van eiwitten d.m.v. cryo-elektronenmicroscopie.

Het team heeft de megabody-technologie hier met succes toegepast. Dat heeft belangrijke nieuwe inzichten opgeleverd in de structuur en de functionele mechanismen van GABAA-receptoren bij de mens. Deze receptoren zijn belangrijke mediators voor de snelle inhiberende neurotransmissie in het zenuwstelsel van de mens. Ze horen bij de belangrijkste aangrijpingspunten voor geneesmiddelen omwille van hun krampstillende, angstremmende, pijnstillende, kalmerende, en verdovende werking. Masiulis et al., Nature, 2019

Kankerbiologie

 

 

 

 

Metastase via het lymfestelsel
Wanneer borstkankercellen in het lichaam uitzaaien, doen ze dat voornamelijk via het lymfestelsel, dat normaal overtollig vocht en afvalproducten uit onze weefsels afvoert. Groeiende tumoren oefenen vaak fysieke druk uit op hun omgeving, zodat de lymfevaten gaan lekken en de tumorcellen er gemakkelijker in kunnen doordringen. Wetenschappers van het lab van Massimiliano Mazzone hebben nu een nieuwe subgroep van immuuncellen geïdentificeerd, ‘Podoplanin-expressing macrophages’ (PoEM’s, macrofagen die podoplanine tot expressie brengen), die de weefsels in de omgeving van een tumor zodanig veranderen dat de verspreiding van kankercellen wordt bevorderd. Door deze PoEM’s in een muismodel te verwijderen, werd het vermogen van borstkankercellen om naar andere delen van lichaam uit te zaaien ingrijpend verminderd. Bieniasz-Krzywiec P. et al., Cell Metabolism, 2019

Pyruvaat als voedsel voor kanker
De meeste kankerpatiënten overlijden als gevolg van metastasering. De lokale tumoromgeving is een cruciale factor voor de metastatische groei. De omgeving waarin de kankercellen ingebed zijn, de extracellulaire matrix (ECM), is een belangrijke component van deze niche. Om hun metastatische groei te bevorderen, remodelleren de kankercellen de ECM door het belangrijkste eiwit ervan (collageen) chemisch te wijzigen. Het team van Sarah-Maria Fendt heeft ontdekt dat borstkankercellen de voedingsstof pyruvaat nodig hebben om de metastatische niche van de long te remodelleren. Deze studie identificeert het pyruvaatmetabolisme als een nieuw doelwit voor innovatieve en selectieve strategieën om metastasering tegen te gaan zonder de gezonde cellen aan te tasten. Elia et al., Nature, 2019

Normale cellen tegen kanker leren vechten
De huidige chemotherapieën mikken op de uitschakeling van snel woekerende kankercellen. Vaak werken ze echter slechts tijdelijk, omdat kankercellen snel weerstand tegen medicatie opbouwen. Het Hippo-signaalpad is in verband gebracht met  tumorgroei, zodat het in de belangstelling is gekomen als een mogelijk therapeutisch doelwit.

In een studie van leverkanker bij genetisch gemodificeerde muizen heeft het team van Georg Halder ontdekt dat de rol van dit pad in de tumorgenese complexer is dan eerst werd gedacht. Het team heeft vastgesteld dat de overleving of eliminatie van tumorcellen afhangt van concurrerende signalen van de tumor en het omliggende weefsel. Moya et al., <italics> Science, 2019

Naar een veiligere therapie voor leukemie
T-ALL – de afkorting van T-cel acute lymfatische leukemie – is een vorm van kanker die wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van te veel immature witte bloedcellen. T-ALL treft vooral kinderen en is snel dodelijk als ze niet wordt behandeld. De huidige chemotherapie is zeer doeltreffend maar veroorzaakt nevenwerkingen, zodat er een dringende behoefte bestaat aan minder toxische, gerichte therapieën.

De teams van Jan Cools en Bart De Strooper hebben ontdekt dat de relatieve overvloed van twee verschillende versies van één van de gamma-secretase complexen in leukemiecellen en gezonde cellen sterk van elkaar verschilt. Deze ontdekking spoorde hen aan om te onderzoeken of het remmen van alleen deze specifieke versie van het complex een veiligere behandelingsmogelijkheid zou zijn. Ze stelden vast dat de bestrijding van slechts één type complex effectief en veilig was in muismodellen en in leukemiecellen van T-ALL patiënten. Habets et al., Science Translational Medicine, 2019

Neurowetenschap en moleculaire neurologie

Menselijke microglia in muizenhersenen bestuderen
Microglia, hersencellen die verantwoordelijk zijn voor het ‘onderhoud’ van het brein, spelen een belangrijke rol in de ontwikkeling van de ziekte van Alzheimer. Ze zijn echter niet makkelijk te bestuderen. Als we ze kweken in een petrischaaltje, kunnen we geen rekening houden met de complexe omgeving waarin ze normaal functioneren. Bovendien verschillen de microglia van modelorganismen, zoals muizen, te sterk van die van de mens om betrouwbare conclusies te kunnen trekken.

Het team van Bart De Strooper toont aan dat menselijke microglia, afgeleid uit embryonale stamcellen, met succes in de hersenen van muizen kunnen worden getransplanteerd. Bij een blootstelling aan oligomeer amyloïde-β wordt een breed gamma risicogenen voor Alzheimer geactiveerd die men in de huidige muismodellen niet zomaar kan bestuderen. Aan de hand van dit uniek “gehumaniseerd” modelorganisme kunnen wetenschappers de rol van genetische risico’s in de ontwikkeling van Alzheimer ontrafelen. Mancuso et al., Nature Neuroscience, 2019

Een nieuw neurodegeneratiemechanisme
De ziekte van Charcot-Marie-Tooth (CMT) is een erfelijke neurodegeneratieve aandoening van het perifeer zenuwstelsel (zenuwcellen buiten onze hersenen die ons doen bewegen en laten voelen) die 1 op 2500 mensen treft. Er bestaan nog altijd geen doeltreffende behandelingsmogelijkheden. Tot dusver werden meer dan 90 genen geïdentificeerd die een rol spelen in de pathologie en betrokken zijn bij een heleboel processen. Door deze complexiteit is de ziekte moeilijk te bestuderen en te behandelen.

Nieuw onderzoek door het team van Albena Jordanova heeft aangetoond dat een belangrijke groep moleculen die bekend staat als aminoacyl-tRNA-synthetasen - die helpen bij het vertalen van RNA in eiwitten - de transcriptie van DNA in RNA kan verstoren. Deze interferentie bleek de kern van de CMT-ziekte te zijn in zowel vlieg- als celmodellen. Bervoets et al., Nature Communication, 2019

De celdiversiteit in beeld
Alle cellen in ons lichaam bevatten in essentie hetzelfde DNA, maar niet alle genen zijn overal of op hetzelfde moment actief. Regulerende moleculen binden zich in allerlei combinaties aan zogenaamde enhancer- en promotorregio’s om bepaalde regio’s ‘aan’ of ‘uit’ te schakelen. Als we die in kaart kunnen brengen, krijgen we een beter beeld van de biologische diversiteit tussen verschillende celtypes.

Het lab van Stein Aerts heeft daarom cisTopic ontwikkeld, een bioinformatica methode die toelaat om DNA regio’s te identificeren die op hetzelfde moment actief zijn en vervolgens op basis daarvan celtypes te gaan definiëren. De aanpak kan ingezet worden om de cellulaire diversiteit in allerlei complexe weefsels te bestuderen—van tumoren tot hersenen—en is een belangrijke stap richting real-time monitoring van de biologische status van een gezonde of zieke cel. Bravo González-Blas et al., Nature Methods, 2019
 

Menselijke neuronen in de hersenen van muizen
Onze hersenschors is een van de meest complexe biologische structuren. Door het unieke ontwikkelingsproces van . Het is echter bijna onmogelijk gebleken om op neuronaal niveau te onderzoeken hoe neurale circuits zich in het brein van de mens ontwikkelen. In een gezamenlijke onderzoeksinspanning ontwikkelden de labs van Pierre Vanderhaegen en Vincent Bonin een nieuwe strategie om menselijke neuronen als individuele cellen in de hersenen van muizen te transplanteren en hun ontwikkeling in de loop van de tijd te volgen.

De getransplanteerde cellen volgden hetzelfde ontwikkelingsplan als ze in menselijke hersenen zouden doen, met een typische periode van maandenlange rijping. Bovendien konden de menselijke cellen functioneren in de neurale circuits van de muis. Dit onderzoek leert ons niet alleen meer over de unieke kenmerken van het menselijk brein, de techniek kan ook helpen bij onderzoek naar tal van hersenziektes. Linaro et al., Neuron, 2019

Signaaltransmissie in Alzheimer
In de hersenen van Alzheimer patiënten vind je ontelbare zogenaamde amyloïde plaques: eiwitophopingen die voornamelijk uit amyloïde-β bestaan. Dit amyloïde-β is een klein fragment van het amyloïde voorlopereiwit dat in de context van de ziekte van Alzheimer al uitgebreid bestudeerd is. De normale rol van het voorlopereiwit bleef tot nu toe onduidelijk.

De teams van Joris de Wit en Bart De Strooper hebben ontdekt dat het afgescheiden deel van het amyloïde voorlopereiwit bindt aan een specifieke receptor, GABABR1a. Hierdoor wordt bij muizen de signaaloverdracht tussen neuronen onderdrukt, wat erop wijst dat een modulatie van deze receptor mogelijk nuttig zou kunnen zijn in de behandeling van Alzheimer en andere hersenaandoeningen. Rice et al., Science, 2019

 

 

Hersennetwerken in kaart brengen
We gebruiken continu informatie over de wereld om ons heen om ons gedrag en onze gedachten te sturen. In de natuur kan zowel een mooie vlinder als een gevaarlijke beer onze aandacht trekken, maar ze zullen beide een heel andere reactie uitlokken. Om van detectie tot reactie te komen moet er visuele informatie doorgegeven worden van het netvlies in ons oog naar verschillende hersengebieden.

Het team van Karl Farrow traceerde de verbindingen van meer dan dertig celtypes in de retina van muizen. Ze vergeleken de vorm, de moleculaire eigenschappen en de visuele respons van verschillende retinale cellen die twee welbepaalde zenuwbanen volgen. Door het netwerk in kaart te brengen en de neuronale activiteit te onderzoeken, ontdekten de onderzoekers dat er een duidelijke voorkeur is waarbij bepaalde retinale celtypen informatie leveren voor een gegeven circuit. Dit soort kennis is belangrijk om te begrijpen hoe onze zintuigen ons gedrag en onze beslissingen sturen. Reinhard et al., eLife, 2019

Herhalen om beter te onthouden
Belangrijke ervaringen herinneren we ons meestal beter. Dat kan het resultaat zijn van een sterkere codering van de herinnering tijdens de ervaring zelf, of doordat de herinnering van belangrijke ervaringen achteraf versterkt wordt, bijvoorbeeld door er nog heel dikwijls aan te denken. We weten echter niet hoe dit soort van ‘herinnering ophalen’ of ‘replay’ herinneringen kan versterken.

Onderzoekers van het team van Fabian Kloosterman hebben nu aangetoond dat dit soort replay de herinnering aan ervaringen met een hoge beloning selectief kan bevorderen, voornamelijk voor vertrouwde maar veeleisende taken. Deze inzichten helpen ons om de werking van het geheugen beter te begrijpen, en kunnen in de toekomst kansen scheppen voor behandelingen die het geheugen versterken. Michon et al., Current Biology, 2019

Astrocyten helpen bij informatieverwerking in het brein
Wanneer we geprikkeld zijn, wordt het hormoon noradrenaline afgescheiden, dat ons helpt om emotionele situaties beter te onthouden dan neutrale. Noradrenaline komt overal in het brein vrij en stimuleert astrocyten die elk ook interageren met zenuwcellen in hun directe omgeving. Maar hoe verwerken de astrocyten enerzijds dit hersenbrede signaal en anderzijds de specifieke activiteit van het lokale neuronale netwerk waarin ze zich bevinden?

Een samenwerking tussen de teams van Vincent Bonin en Matthew Holt heeft aan het licht gebracht dat noradrenaline een cruciale rol speelt in de manier waarop astrocyten informatie integreren. Uit deze resultaten blijkt ook dat astrocyten twee soorten informatie kunnen integreren: zintuiglijke en gedragsinformatie. Slezak et al., Current Biology, 2019

Microbiologie

Middeleeuwse supergisten
Kruisingen tussen twee verschillende species, oftewel ‘interspecifieke hybriden’, zijn meestal mooi en intrigerend, maar vaak ook steriel waardoor zulke kruisingen doorgaans gezien worden als een evolutionair onbelangrijk doodlopend straatje.

In een gezamenlijk onderzoek hebben de teams van Kevin Verstrepen en Steven Maere ontdekt dat de gisten die voor de productie van sommige traditionele Belgische bieren worden gebruikt hybriden zijn van Saccharomyces cerevisiae en Saccharomyces kudriavzevii. De hybride gisten combineren het fermentatievermogen van normale biergisten met de stressbestendigheid en capaciteit van wildere gisten, waardoor ze kunnen floreren in bier dat gedurende maanden in koude kelders bewaard wordt. De analyse van de genomen en fenotypes van deze hybriden toont aan hoe kruising tussen twee gistsoorten een belangrijk evolutionair mechanisme is om snel nieuwe soorten te krijgen die optimaal aangepast zijn aan nieuwe omgevingen. Omdat gisten zich ook ongeslachtelijk kunnen voortplanten, loopt dit straatje niet dood, en droeg het een steentje bij aan de rijke Belgische biercultuur.  Gallone et al., Nature Ecology & Evolution, 2019

 

Een buikgevoel voor geestelijke gezondheid
De relatie tussen het metabolisme van de darmbacteriën en de geestelijke gezondheid van hun gastheer (de mens) is een controversieel thema in het onderzoek van het darmmicrobioom. Het idee van een interactie tussen microbiële metabolieten en onze hersenen – en dus ook ons gedrag en onze gevoelens – is intrigerend, maar de communicatie tussen de darmflora en de hersenen is grotendeels in dierlijke modellen onderzocht, terwijl het onderzoek bij de mens achterblijft.

Onderzoekers uit het lab van Jeroen Raes hebben een nieuwe aanpak beschreven voor de beoordeling van het potentieel van de wisselwerking tussen de darmen en het brein uit metagenomische datasets. Zo hebben ze de eerste catalogus van de neuroactiviteit van de menselijke darmmicroben samengesteld, en groepen micro-organismen geïdentificeerd die worden gelinkt aan levenskwaliteit en depressie. De resultaten vormen een bewijs op populatieschaal van het verband tussen darmmicrobioom en geestelijke gezondheid. Valles-Colomer et al., <italics> Nature Microbiology, 2019

Slapende bacteriën wekken
Bacteriële populaties bevatten een kleine fractie cellen die tijdelijk tolerant zijn voor antibiotica, de zogenaamde persistorcellen. Pathogene bacteriën kunnen door middel van deze persistorcellen een antibioticumkuur overleven. Na het ‘persistente’ stadium kunnen ze, in afwezigheid van antibiotica, de gastheer opnieuw koloniseren, zodat de infectie terugkeert. Momenteel is nog niet geweten hoe het einde van het persistente stadium wordt gereguleerd.

Onderzoek door de groep van Jan Michiels heeft de moleculaire grondslag van de mechanismen voor het ontwaken van de persistorcellen ontraadseld in de modelbacterie Escherichia coli. <italics>  De ontwikkeling van de persistorcellen wordt in de hand gewerkt door de vorming van poriën in de celmembraan van bacteriën. Dit leidt tot snel energieverlies, zodat de bacterie in een toestand van lage energie of diepe slaap komt. Belangrijk is dat deze porievorming alleen mogelijk is wanneer twee HokB-peptiden aan elkaar gekoppeld zijn. Het loskoppelen van deze peptiden, in combinatie met een activering van de cel ademhaling, doet de persistorcellen ontwaken. Deze bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van behandelingen tegen persistorcellen. Wilmaert et al., <italics>  Molecular Cell, 2019

Darmmicroben en darminflammatie
In de loop der jaren hebben veel onderzoeksgroepen overal ter wereld getracht om de met ziekten geassocieerde wijzigingen van microbiota te beschrijven. Vooral inflammatoire darmaandoeningen krijgen veel aandacht in het onderzoek van het microbioom. Inflammatoire darmaandoeningen omvatten diverse ziekten die worden gekenmerkt door een chronische inflammatie van het darmkanaal, zoals ulceratieve colitis en de ziekte van Crohn.

Het team van Jeroen Raes heeft zijn nieuwe methode voor de kwantitatieve profilering van microbiota samen met de catalogus van het Vlaams Darmflora Project gebruikt om wijzigingen van het microbioom bij inflammatoire darmaandoeningen en primaire scleroserende cholangitis te beschrijven. De patiënten hadden een toegenomen prevalentie van een gewijzigd microbieel gemeenschapstype – Bacteroides2 – dat verrassend genoeg al in verband werd gebracht met depressie. Vieira-Silva et al., Nature Microbiology, 2019