Versie 1

Mondeling:

1. GALT (Gut-Associated Lymphoid Tissue).
2. How does the mother influence the microbiome of the child?
3. How can the microbiome influence the pharmacokinetics of drugs and plant bioactives?
4. Antimicrobial defence mechanisms in the oral cavity.
5. [Vraag ontbreekt]
6. Eigen vraag (voorbeeld student: antimicrobial resistance).

Case study: Ontwikkeling van een oraal probioticum tegen bacteriële vaginose:

• a. Which bacterium/bacteria would you use?
• b. What is vaginosis?
• c. Which environmental factors influence vaginosis?
• d. How can you determine the properties for colonization?
• e. How do you make sure the probiotic can pass through the upper GI tract?
• f. Make an experimental set-up to determine the effects of the probiotic using in vitro and in vivo models.
• g. Is interindividual variability important in this case? Do you have to take this into account during your experiment and if so, where?
• h. Can this product work in a male patient?

Versie 2

Mondeling:

1. Major Histocompatibility Complex (MHC):
   • Rol bij T-cel activatie: T-cel moet simultaan MHC (self) en antigeen (non-self) herkennen.
   • MHC klasse I (endogeen) vs. klasse II (exogeen).
   • Bijvraag: Wordt het intacte antigeen gepresenteerd door MHC?

• Routing: vertrek vanuit ER (invariant chain aanwezig) tot presentatie op het plasmamembraan van de APC (zonder invariant chain).

2. Genetic susceptibility van IBD:
   • Chromosoom 16, NOD2, leucine-rich repeats (locatie van mutaties).
   • Drie pathways / 'failure to' respons kort toelichten.
3. Microbial homeostasis:
   • Definitie.
   • De twee hypothesen toelichten: Rivet hypothese (geen dominante keystone species, geleidelijke verandering bij verlies) vs. Walker's passenger and driver hypothesis (verwijdering van keystone species leidt tot drastische structurele veranderingen).
4. Promicrobial technieken (Prebiotica):
   • Definitie en de 4 criteria/vereiste eigenschappen van een prebioticum.
   • Bijvraag: Naar welke parameter kijkt een bedrijf bij het testen van een prebioticum?

• Bijvraag: Hoe neem je natuurlijk prebiotica in?

• Bijvraag: Wat is het verschil tussen deze natuurlijke componenten en industrieel geproduceerde prebiotica?

• Bijvraag: Wat is er naast voedingsvezels nog aanwezig in fruit?

5. Antimicrobiële mechanismen in de respiratoire tractus:
   • Mucociliaire lift: opbouw van de mucuslaag, invloed van ciliakarakteristieken (lengte, aantal per cel, gecoördineerde ritmische slag) en transport naar de farynx.
   • Bijvraag: Is dit aanwezig over de gehele respiratoire tractus?

Versie 3

Mondeling:

1. Give the 3 metabolic pathways for propionate production.
2. Pan-genome and host-microbe interactions (Lactobacillus reuteri and Akkermansia mucinophila).
3. How do micro-organisms interfere with the anticancer drug Irinotecan? (Rol van bacterieel $\beta$-glucuronidase bij reactivatie en intestinale toxiciteit).
4. How does IBD cause systemic inflammation?
5. Why is glycogen production by vaginal epithelial cells important?

Case study: Development of a probiotic against IBD (inflammation):

1. Which species would you test/use?
2. What are the requirements (functional and technological)?
3. How will the probiotic help in IBD (i.e., suppress inflammation)?
4. The formulation is oral; what tests would you perform to ensure it reaches the colon alive?
5. How would you check if the probiotic can colonize the gut and simultaneously profile the dysbiotic IBD microbial composition?
6. Design an in vitro preclinical testing pipeline.
7. Did you take into account interindividual variability? Why is this important?
8. How would you check the effect on gut barrier integrity?
9. What in vivo models are available and would you recommend for follow-up research?

Versie 4

Mondeling:

1. Why is urease an important property for the virulence of Helicobacter pylori?
2. Give the most important microbial metabolic pathways for butyrate production.
3. Explain the human microbial enterotypes.
4. Give the different therapeutic strategies of probiotics.
5. Chronic rhinosinusitis and the local microbiome.
6. Eigen vraag.

Case study:

Context: A healthy gut is nowadays connected with a well-functioning body at systemic level. A classical approach to modulate the gut microbiota activity and composition is the use of prebiotics. A functional foods company wants to develop a prebiotic mix that can be consumed to exert a positive activity (i.e. sustained fermentation) along the entire colon. They have several lead compounds and they contacted you to understand which product is the most promising one. As a bioengineer you are involved in the development of this prebiotic product and you are asked to guide the different steps in the research process. Answer each question clearly using bullet points.

1. Which type of fibers would you select to obtain a sustained fermentation along the entire colon? Motivate substantially.
2. How can prebiotics exert a positive effect in the gut?
3. Provide a short experimental plan to evaluate the effect of prebiotics making use of an in vitro preclinical platform.
4. In the experimental design, would you consider it important to assess interindividual variability? Why is this parameter important?
5. Which molecular quantification analyses would you use to assess the modulation of the gut microbiota composition in the presence of the prebiotic compounds?
6. Which in vitro model (i.e. cell lines / organoids) would you use to assess the impact of the prebiotic at the level of the gut wall? What would you measure? Is the observed effect direct or indirect?
7. Once you have selected the most interesting product, the client would like to assess host parameters making use of an animal model. Which options do you consider most promising for this study?
8. As an R&D manager, add an extra paragraph to address any critical factor that has not been covered in the questions above but is essential for product development.

Theorie (5 korte vragen):

1. Genetic susceptibility of IBD: what are the consequences?
2. Microbial homeostasis:
   • What is it?
   • Explain the 2 hypotheses.
   • What is the main function?

3. Prebiotics:
   • Main promicrobial technique?

• What are the first prebiotics we are exposed to?

• Do prebiotics always need to be added to food supplements?

4. Major Histocompatibility Complex: compare Class I and Class II.
5. Microbial defense of the respiratory tract (mucociliary clearance, type I and II pneumocytes, alveolar lining fluid / surfactant keeping air sacs open).

Case study: A company wants to produce a probiotic to rebuild the microbiome after antibiotic treatment. They ask you, a bioscience engineer, to lead the production process.

1. Do you choose one bacteria or a mixture? Explain your choice.
2. What requirements need to be met for the probiotic(s) to be functional in the gut?
3. The probiotic(s) are administered orally. How would you measure the protection of the probiotics? How would you measure survival in the upper GIT?
4. Questions about the in silico practicum (e.g., how would you measure activity with a budget of only €50 per sample?).
5. Set up an in vitro and in vivo experiment to measure the functionality of the probiotic to restore the microbiome after antibiotic treatment.
6. Did you take into account interindividual variability? Why would this be important?
7. How would you select for the probiotic to re-establish the microbiome?

Mondeling:

Studententip: Er werd niet echt zwaar in detail gevraagd en veel meer dan hier staat vroeg hij niet.

1. Genetic susceptibility van IBD:
   • Vertellen over leucine-rich repeats en de locus (vooral daar de mutaties) en dat dit een NOD is.
   • De drie mechanismen benoemen (hoeft niet in detail; bijv. macrofagen kunnen het niet doden is al voldoende).
2. MHC:
   • Afkomstig uit het ER, presenteert antigenen, costimulerend signaal.
   • Verschil exogeen vs. endogeen goed kennen (MHC I presenteert endogene antigenen).
   • Bijvraag: Als een coronavirus in je cel komt, via welke MHC-klasse wordt dit gepresenteerd?

. 3. Homeostasis:

• Definitie geven en dysbiose uitleggen.
• Belang van keystone species i.p.v. per se hoge diversiteit.
• Grafiek van resilience uitleggen (balmodel op de heuvel).
• Bijvraag: Benoem de hypothesen over keystone species (Walker's passenger and driver hypothesis vs. Rivet hypothesis).

4. Promicrobial technieken:
   • Wat is de belangrijkste promicrobiële techniek? (Prebiotica).
   • Definitie en criteria geven (colon, non-digestible, stimuleert gezondheid, selectief gebruikt door enkele bacteriën).
   • Bijvraag: Waar kijk je vooral naar bij toediening? Streven naar diversiteit en werking over het gehele colon.
5. Antimicrobiële mechanismen in de respiratoire tractus:
   • Mucociliaire lift: opbouw van de mucuslaag en de werking ervan (vangt bacteriën en lift ze naar de farynx om te worden ingeslikt; cilia mogen niet te lang of te kort zijn).
   • Respiratoir gedeelte (lagere luchtwegen): Surfactant A (houdt alveoli open en bevordert fagocytose).
6. Eigen gekozen vraag (voorbeeld student: HMOs):
   • Wat is het, samenstelling, prebioticum-functie en relatie tot B. infantis.
   • Detailvraag: Chemische bouwstenen (fucose, siaalzuur, glucosamine/basisstructuur van bindingen).
   • Effecten (er zijn er 6, o.a. inhibitie van leukocyte rolling).

Open boek:

Case rond IBD en probiotica (analoog aan eerdere jaren).

• Extra deelvragen over opties voor dierproeven (animal trials) en klinische proeven (clinical trials) na batch- en SHIME-experimenten.
• Voor- en nadelen bespreken van dier- en humane proeven en motiveren wanneer je klinische proeven inzet (bijv. als ultieme bevestiging nadat kolonisatie en overleving in vitro zijn aangetoond).