{"id":5657,"date":"2026-03-30T14:57:15","date_gmt":"2026-03-30T14:57:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/andrea-brum\/"},"modified":"2026-03-30T14:57:21","modified_gmt":"2026-03-30T14:57:21","slug":"andrea-brum","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/andrea-brum\/","title":{"rendered":"Andrea Brum"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":5658,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-5657","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Building Bone","samenvatting":"Bot is een dynamisch orgaan dat gedurende het hele leven een constante remodellering ondergaat, gecontroleerd in een evenwichtsoefening tussen verwijdering van oud bot door osteoclasten en vorming van nieuw bot gecontroleerd door osteoblasten, evenals zijn terminaal gedifferentieerde vorm de osteocyt. Het proces van het bouwen van bot begint met de mesenchymale stromale cel (MSC), een multipotente cel die het vermogen heeft om te differenti\u00ebren in een aantal celtypen, waaronder osteoblasten, chondrocyten en adipocyten. De afgelopen decennia zijn een aantal sleutelfactoren en signaalroutes vastgesteld die de differentiatie en activiteit van osteoblast beheersen; een beter begrip van het signaalnetwerk, hun ingewikkelde interacties en welke andere genen en routes betrokken zijn bij de osteoblastfunctie is echter vereist om benaderingen te ontwikkelen om de botvorming te verbeteren en fractuurgenezing te bevorderen voor pati\u00ebnten met aandoeningen zoals osteoporose. Het algemene doel van dit proefschrift was, door een gecombineerd gebruik van bioinformatische, genomische, moleculaire en proteomische benaderingen, om nieuwe factoren (verbindingen, genen en processen) te identificeren die te maken hadden met osteoblastdifferentiatie en botvorming om de basiskennis van osteoblastdifferentiatie uit te breiden welke uiteindelijk kan worden gebruikt voor de ontwikkeling van een nieuwe botanabole behandeling voor aandoeningen zoals osteoporose.\n\nIn de hoofdstukken 2 en 3 is het gebruik van het webgebaseerde Connectivity Map-hulpmiddel (CMap) aangetoond om verbindingen te vinden met correlerende genexpressieprofielen met die van menselijke MSC's (hMSC's) die osteoblastdifferentiatie ondergaan welke de osteoblastdifferentiatie kunnen be\u00efnvloeden. De CMap identificeerde parbendazol als de bovenste positief correlerende verbinding en in hoofdstuk 2 is aangetoond dat parbendazol, onafhankelijk van een extra osteogene stimulus, in vitro humane osteoblastdifferentiatie kon stimuleren zoals bewezen door verhoogde ALP-activiteit, mineralisatie en opregulatie van genen die belangrijk zijn in osteoblast differentiatie en extracellulaire matrixproductie. Mechanistisch is gevonden dat het osteogene effect van parbendazol onafhankelijk van de glucocortico\u00efdereceptorsignalering optreedt, maar eerder via het be\u00efnvloeden van de vorming van microtubuli, cytoskeletorganisatie, focale adhesieverdeling en BMP2-activiteit. In hoofdstuk 3 zijn drie extra positief gecorreleerde verbindingen ge\u00efdentificeerd; metaferine A, calciumfolinaat en amyloca\u00efne, die osteoblast differentiatie en mineralisatie van hMSC's in vitro stimuleren. Omgekeerd zijn ook verbindingen met negatief gecorreleerde gensignaturen met die van differenti\u00ebrende osteoblasten, waarvan de resultaten waarvan verondersteld is dat ze interessante nieuwe genen en processen in het osteoblastdifferentiatieproces kunnen onthullen onderzocht. Ook zijn drie verbindingen ge\u00efdentificeerd, salbutamol, metaraminol en diprophylline, die een gensignatuur vertonen die negatief gecorreleerd is met onze osteogene gensignatuur, maar slechts \u00e9\u00e9n van deze geneesmiddelen, salbutamol, remde door dexamethason ge\u00efnduceerde osteogene differentiatie van hMSC's. Ten slotte, zijn de de differentieel tot expressie gebrachte genen achter de CMap-ge\u00efdentificeerde verbindingen geanalyseerd, en deze benadering gebruikt om twee genen, HMOX1 en STC1, te vinden en te valideren, als belangrijke factoren voor menselijke osteogenese.\n\nIn hoofdstuk 4 is CLIC3 ge\u00efdentificeerd als een nieuw gen dat specifiek wordt gereguleerd in de osteogene lijn van differenti\u00ebrende hMSC's. Lentivirale transductie-gemedieerde overexpressie en \u201csilencing\u201d van CLIC3 tijdens osteogenese onthulde een cruciale functie voor CLIC3 bij het bevorderen van osteoblastmineralisatie. Overexpressie van CLIC3 in hMSC's verhoogde de in vivo botvorming sterk in een muismodel voor ectopische menselijke botvorming en benadrukte verder dat CLIC3 een belangrijke rol speelt bij de differentiatie van menselijke osteoblasten. Bioinformatica-analyse van eiwitten, ge\u00efdentificeerd door CLIC3-His pull-down suggereert dat CLIC3s rol tijdens osteoblastdifferentiatie gerelateerd kan zijn aan cytoskeletale associaties en signalering, celadhesie en \/ of nucleaire porievorming of transport doorheen. Ten slotte hebben is vastgesteld dat CLIC3 een interactie aangaat met NEK9 en PTDSS1 tijdens osteoblastdifferentiatie, en remming van de expressie van NEK9 en PTDSS1 vermindert de osteogene differentiatie van hMSC's.\n\nHoofdstuk 5 beschrijft een nieuwe en in tijd veranderende rol voor Muc1 in botbiologie. Er is aangetoond dat verwijdering van Muc1 bij vrouwelijke muizen leidt tot een verminderd trabeculair botvolume bij 8 weken oude dieren in vergelijking met wildtype (WT) vrouwtjes; dit verschil verdwijnt echter na 16 weken. Tegelijkertijd neemt de snelheid van de endocorticale botvorming en de stijfheid van het dijbeen toe op de leeftijd van 16 weken bij Muc1-\/- vrouwelijke muizen, met een hogere snelheid van de endocorticale botvorming tot 52 weken bij de Muc1-\/- muizen. Histomorfometrische analyse toonde aan dat femora van 16-weken oude Muc1-\/- vrouwelijke muizen lagere aantallen osteoblasten vertoonden langs het botoppervlak, terwijl femora van 8- en 52-weken oude KO- en WT-muizen niet verschilden in hun aantal osteoblasten.\n\nConcluderend heeft dit proefschrift een aantal nieuwe bevindingen op het gebied van botbiologie gepresenteerd en de nadruk gelegd op de complexiteit van de biologie en studie van osteoblastdifferentiatie. Deze onderzoeken, en dergelijke studies, zijn van vitaal belang om meer kennis te vergaren over MSC-besluitvorming en osteoblasten differentiatie, die nodig is om de hoognodige anabole therapeutica te ontwikkelen. De bevindingen in dit proefschrift benadrukken het belang van het cytoskelet bij het reguleren en be\u00efnvloeden van osteoblastdifferentiatie, en kunnen veelbelovend zijn als nieuwe anti-osteoporotische behandelingen, met verder onderzoek. De ontdekking van een aantal nieuwe factoren die de osteoblastdifferentiatie be\u00efnvloeden, waaronder de CMap-ge\u00efdentificeerde verbindingen en CLIC3 en MUC1, opent nieuwe wegen op het gebied van botbiologie voor de ontwikkeling van botanabole therapeutica.","summary":"Bone is a dynamic organ that throughout life undergoes constant remodeling controlled in a balancing act between removal of old bone by osteoclasts and formation of new bone controlled by osteoblasts, as well as its terminally differentiated form the osteocyte. The process of building bone starts with the mesenchymal stromal cell (MSC), a multipotent cell that has the ability to differentiate into a number of cell types including osteoblasts, chondrocytes, and adipocytes. A number of key factors and signaling pathways controlling osteoblast differentiation and activity have been identified over the last few decades; however, a better understanding of the signaling network, their intricate interactions, and what other genes and pathways are involved in osteoblast function is required to develop approaches to enhance bone formation and promote fracture healing for patients with disorders such as osteoporosis. The overall aim of this thesis, through a combined use of bioinformatic, genomic, molecular, and proteomic approaches, was to identify novel factors (compounds, genes, and processes) involved osteoblast differentiation and bone formation to expand the basic knowledge of osteoblast differentiation which can ultimately be used the development of a novel bone anabolic treatment for conditions such as osteoporosis.\n\nIn chapters 2 and 3 we demonstrated the use of the web-based Connectivity Map (CMap) tool to find compounds with correlating gene expression profiles to that of human MSCs (hMSCs) undergoing osteoblast differentiation that can affect osteoblast differentiation. The CMap identified parbendazole as the top positively correlating compound and in chapter 2 we showed that parbendazole, independent of an additional osteogenic stimulus, was able to stimulate in vitro human osteoblast differentiation as evidenced by increased ALP activity, mineralization and upregulation of genes important in osteoblast differentiation and extracellular matrix production. Mechanistically, it was found that the osteogenic effect of parbendazole occurs independent of glucocorticoid receptor signaling, but rather via affecting microtubule formation, cytoskeletal organization, focal adhesion distribution, and BMP2 activity. In chapter 3, three additional positively correlated compounds, withaferin A, calcium folinate, and amylocaine, which stimulate osteoblast differentiation and mineralization of hMSCs in vitro were identified. Conversely, compounds with negatively correlated gene signatures to that of differentiating osteoblasts, the results of which we hypothesized may reveal interesting new genes and processes in the osteoblast differentiation process, were examined. Three compounds, salbutamol, metaraminol, and diprophylline, which exhibit a gene signature negatively correlated to our osteogenic gene signature were identified, but only one of these drugs, salbutamol, inhibited dexamethasone-induced osteogenic differentiation of hMSCs were identified Finally, the differentially expressed genes behind the CMap identified compounds and used this approach to find and validate two genes, HMOX1 and STC1, as important factors for human osteogenesis were analyzed.\n\nIn chapter 4, CLIC3 was identified as a new gene specifically regulated in the osteogenic lineage of differentiating hMSCs. Lentiviral transduction-mediated overexpression and silencing of CLIC3 during osteogenesis revealed a crucial function for CLIC3 in promoting osteoblast mineralization. Overexpression of CLIC3 in hMSCs strongly enhanced in vivo bone formation in a mouse model for ectopic human bone formation further emphasizing that CLIC3 plays an important role in human osteoblast differentiation. Bioinformatics analysis of proteins identified by CLIC3-His pull down suggests CLIC3s role during osteoblast differentiation may be related cytoskeletal associations and signaling, cell adhesion, and\/or nuclear pore formation or transport through. Finally, it was identified that CLIC3 interacts with NEK9 and PTDSS1 during osteoblast differentiation, and inhibition of the NEK9 and PTDSS1 expression reduces osteogenic differentiation of hMSCs.\n\nChapter 5 describes a novel and temporally shifting role for Muc1 in bone biology. It was showed that deletion of Muc1 in female mice leads to decreased trabecular bone volume in 8-week-old compared to wild type (WT) females; however, this difference disappears by 16 weeks. At the same time, endocortical bone formation rate and femoral stiffness are increased at 16 weeks of age in Muc1 deficient female mice, with a higher rate of endocortical bone formation persisting to 52 weeks of age in Muc1-\/- mice. Histomorphometric analysis demonstrated that femurs of 16-week-old Muc1-\/- female mice displayed lower numbers of osteoblasts lining the bone surface, while femurs from 8- and 52-week old KO and WT mice did not differ in their number of osteoblasts.\n\nIn conclusion, this thesis has presented a number of novel findings in the bone biology field and highlights the complexity of the biology and study of osteoblast differentiation. These studies, and studies like it, are vital in gaining greater knowledge about MSC lineage decision making and osteoblasts differentiation, which is required to develop much needed bone anabolic therapeutics. The findings presented in this thesis highlight the importance of the cytoskeleton in regulating and influencing osteoblast differentiation, and may hold promise as novel anti-osteoporotic treatments, with further research. The discovery of a number of novel factors affecting osteoblast differentiation, including the CMap identified compounds and CLIC3 and MUC1, opens up new avenues in the bone biology field for development of bone anabolic therapeutics.","auteur":"Andrea Brum","auteur_slug":"andrea-brum","publicatiedatum":"20 maart 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/andreabrum?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/58a412f1-cf7f-4b3a-a968-69dbf0ddde88\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202603301452","isbn":"978-94-6380-735-7","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Erasmus Universiteit Rotterdam","afbeeldingen":5659,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Erasmus Universiteit Rotterdam","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/5657","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5657"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/5657\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5660,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/5657\/revisions\/5660"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5658"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5657"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=5657"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}