(Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het...

22
Genetic and epigenetic analysis of neuronal responses to external risk factors (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma met financiële steun van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling. Meer info: www.grensregio.eu Toxicogenomics 28-11-2018

Transcript of (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het...

Page 1: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Genetic and epigenetic analysis of neuronal responses to external risk factors

(Jacco Briedé)

“Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma met financiële steun van het Europees Fonds voor

Regionale Ontwikkeling. Meer info: www.grensregio.eu

Toxicogenomics 28-11-2018

Page 2: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Overview of “Memories”

In vitro data: iPsC cells

AD Patients: brain regions, blood CSF

Mouse models: blood, CSF

Data

analysis and

integration

Alzheimer's disease model

1. Biomarker 2. Prevention 3. Drug discovery

miRNA, mRNA sequencing

Aim: To develop a data based test strategy for refining early biomarker discovery in Alzheimer's disease

Page 3: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Content

• What are (circulating) miRNAs

• Why relevant biomarkers?

• Relevance for neurodegenerative diseases

• Detection by sequencing

• Data analysis

Page 4: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Central Dogma

microRNA 2693 distinct miRNAs (miRBase release March 2018)

Page 5: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Production of miRNAs

Page 6: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Secretion of circulating miRNAs

Page 7: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Stability of cmiRNAs

Boiling High/low

pH

Long term

storage Freeze thaw

cycles

Page 8: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Plasma Serum Cerebrospinal Fluid

Feces Urine Seminal fluid

Tears saliva

miRNAs as potential biomarkers

Page 9: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Good biomarkers?

• Stability

• Sequence of miRNAs conserved among various of species; translational

• Detectable in different bodyfluids

• Actively secreted: Changes in cmiRNAs reflect changes in diseased tissue

• Tissue specific and enriched

Complex relationship between single miRNA and protein/pathways

Low miRNA yield in body fluids

No “Golden standard” for analysis (sequencing, qRT-PCR, microarray)

Limitations

Page 10: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Exosomes, small (30–100 nm diameter) membrane-bound vesicles carrying proteins, RNA, and DNA from their mother cells have been found to pass through the BBB

J. Ko et al. Scientific Reports volume 6, 31215 (2016)

miRNAs and the blood brain barrier

Page 11: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma
Page 12: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Interactions between miRNAs and genes involved in the pathogenesis of AD in mouse models, cell-lines and postmortem AD brains

Zendjabil M, Clin Chim Acta. 2018 484: 99-104.

Page 13: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Brain-born biomarkers?

Review cmiRNAs as biomarkers for neuronal disorders

Major Depression Disorder

Parkinson Disease

Bipolar Disorder Schizophrenia

Alzheimer's Disease

Page 14: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Review cmiRNAs as biomarkers for neuronal disorders

Page 15: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Detection of cMiRNAs by Next-Generation Sequencing Technology

Targeted approaches: • qPCR • Microarrays In “Memories” Next-Generation Sequencing Technology will be applied: • Untargeted • miRNA profiles • Low abundance miRNA • Novel miRNAs

Page 16: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma
Page 18: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Data preprocessing

• Quality control

– FastQC

• Extract miRNA sequences

– Adapter removal, size and quality filter

• Quantify miRNAs

– Align remaining reads to miRNA sequence database (miRBase.org)

– BWA, Bowtie, Novoalign

• Normalize between samples

– Counts per million, TMM, Quantile, DESeq etc.

Page 19: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

DESeq2 - PlotPCA

outliers batch effect confounders

Page 20: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Overview of “Memories”

In vitro data: iPsC cells

AD Patients: brain regions, blood CSF

Mouse models: blood, CSF

Data

analysis and

integration

Alzheimer's disease model

1. Biomarker 2. Prevention 3. Drug discovery

miRNA, mRNA sequencing

Aim: To develop a data based test strategy for refining early biomarker discovery in Alzheimer's disease

Page 21: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Acknowledgments

Prof. Jos Kleinjans, Ph.D. Erwin Roggen, Ph.D. Dr. Venkatnaidu Karri, Ph.D. Dr. Julian Krauskopf, Ph.D. Manon van den Berg, M.Sc.

Page 22: (Jacco Briedé) - Herinneringen · (Jacco Briedé) “Herinneringen” is gefinancierd binnen het Interreg V programma Vlaanderen-Nederland, het grensoverschrijdend samenwerkingsprogramma

Co-financiering

• Dit project is mede mogelijk gemaakt door co-financiering van: