Nyitólap / Híreink /

Bemutatkoznak új PhD hallgatóink

Közzétette: Kovács Tamás
 

Mógor Fruzsina

A gastrointestinalis rendszer neuroimmunológiája: az embryo-tól a klinikumig

Az elmúlt évtizedben komoly tudományos előrelépések történtek a neuroimmunológia területén és sikerült megfejtenünk azt is, hogy a gyomor-bél traktus immunsejtjei hogyan kommunikálnak a bélidegrendszerrel (Muller et al, 2014; Gabanyi et al, 2016). Az úgynevezett bél-agy tengelyt, vagy kiterjesztve a mikrobiom-bél-agy tengelyt vizsgáló tanulmányok az elmúlt években megsokszorozódtak. Fény derült a bélflóra, a muscularis makrofágok és a bélidegrendszer (ENS) közötti molekuláris párbeszédre, valamint az extracelluláris mátrix (ECM) átrendeződésének fontosságára is (Schepper et al, 2018).

A gyulladásos bélbetegségek (IBD), például a fekélyes vastagbélgyulladás (colitis ulcerosa) és a Crohn-betegség világszerte súlyos terhet rónak az egészségügyi rendszerekre (450 millió beteg). Ezek a betegek gyakran panaszkodnak az akut epizódok közötti tartósan fennálló motilitási rendellenességekre (hasmenés, székrekedés) is. A mucosalis immunitásban és a gyulladásos válaszban részt vevő molekuláris milieu és szignalizációs útvonalak részben karakterizálásra kerültek. Sőt, ezt a tudást alkalmazva az anti-TNFα kezelés – az infliximab monoklonális antitesttel – új terápiás horizontot nyitott meg az IBD kezelésében. Azonban még mindig nem igazán értjük, hogy a nyálkahártya gyulladása hogyan befolyásolja az ENS-t és a motilitást hosszú távon. A kiírásban szereplő doktori kutatás célja, hogy kiegészítsük a gasztrointesztinális neuroimmunológia területén kialakult tudományos konszenzust az IBD-vel kapcsolatos klinikai, patofiziológiai ismeretekkel. Továbbá célja molekuláris és funkcionális vizsgálatok segítségével részletesen felderíteni, hogy a nyálkahártya gyulladása hogyan befolyásolja az ENS-t morfológiai és molekuláris szinten.

A doktori témához kapcsolódó kutatás tervezete:

Doktori kutatásom célja a bélgyulladással járó ECM remodelling, neurodegeneráció és diszmotilitás jellemzése és okainak feltérképezése. Ezt négy szorosan összefonódó megközelítéssel kívánom vizsgálni.

  1. A kutatás törzsét egér-modellen beállított, colitis-indukción (DSS, citrobacter rodentium) alapuló kísérletek képezik. A DSS-indukción átesett állatok in vivo farmakológiai kezelése, fluoreszcens tracer molekulákkal való intraperitoneális, vagy vénás feltöltése mellett intesztinális tranzitidő mérés és fekális pellet számolást is tervezek. Célom továbbá, hogy a különböző kísérleti beállítások után a vastagbél minták morfológiai vizsgálata mellett (rutin hisztotechnika, konfokális mikroszkópia) kollaborációs partnereink révén molekuláris analízisnek is alávessem ezeket (RNAseq, bioinformatika, qPCR), illetve a jövőben ex vivo motilitás méréseket is végezzek rajtuk.
  2. A bél ECM építőkövei közül a fontos proteoglikánok: az agrin, a szindekán, a dekorin és a biglikán. Ezek vizsgálatához T84 colon carcinoma sejtvonalat és enterális idegi sejtaggregátumokat (neurosphere-eket) tervezek használni a gastrointestinalis traktus epitheliális barrierjének és az enterális idegrendszer mátrix remodelling-ben betöltött szerepének in vitro modellezéséhez (Nagy et al 2018, 2020). Egy kiválasztott gén expressziójának átmeneti csendesítéséhez az egyik legkiválóbb módszer az RNS-csendesítés, melyet egy short-hairpin RNS (shRNA) T84 sejtvonalba, vagy neurosphere-ekbe történő in vitro elektropolációjával érhetünk el. A regenerációs potenciált scratch assay-jel, a gyulladás indukálta választ farmakológiai kezelésekkel vizsgálnám a kontrol, agrin-, sydecan-, decorin- és biglycan-csendesített sejtvonalakon és neurosphere-eken.
  3. A kutatás transzlációs orientálása érdekében kollaborációs partnerek révén széleskörű klinikai beteganyagból származó biopsziás minták feldolgozására van lehetőség. A vizsgálat során infliximab kezelés előtt és után álló colitis ulcerosa-ban szenvedő betegek mintáinak komparatív morfológiai és molekuláris analízisét végezném el, különös figyelmet szentelve a muscularis réteg és az enterális idegrendszer elváltozásaira.
  4. A fogadó laboratórium komoly kutatási múlttal rendelkezik a nyirokszervek és a bélidegrendszer fejlődése területén. Több korábbi közleményében használt csirke embriót, mint fejlődésbiológiai modellt sejtpopulációk sorstérképezéséhez, hemopoietikus sejtvonalak differenciálódásának vizsgálatához (Dora et al, 2017; 2018; Nagy et al, 2018). Így lehetőségem nyílik gerinces embriológiai modell alkalmazására is a gyulladásban résztvevő immunsejt populációk funkcionális karakterizálása és ontogenezisének megfejtése érdekében. Így a felnőtt emlős és humán modellek tanulmányozásával párhuzamosan, szeretném a bél immunológiájának fejlődésbiológiai aspektusait is feltárni.
Szőcs Emőke

Hám-mesenchyma kölcsönhatások a bélhez-asszociált nyirokszervek embryonális fejlődése során

Az immunrendszert alkotó nyirokszervek, sejtek, szolubilis faktorok komplex hálózata biztosítja a szervezet homeosztázisának megőrzését és a különböző kórokozók elleni hatékony védekezés kialakulását. Az elmúlt évtizedekben különböző modellszervezeteken végzett immunológiai kutatások gazdag ismeretanyagot szolgáltattak az immunrendszer komponenseiről, ezek kialakulásáról és egymással való kölcsönhatásukról. A madarak immunrendszere alapvető immunológiai kérdések megválaszolását tette lehetővé, értékes modellszervezetként szolgál a fejlődésimmunológiai kérdések megválaszolására, valamint olyan gyakorlati haszonnal járó folyamatok kivitelezését is eredményezi, mint a vakcinatermelés. A madárembryo egyszerű fenntartása laboratóriumi keltetőgépekben, könnyű hozzáférhetőségük, valamint a különböző embryomanipulációs technikák megvalósítása miatt, széles körben elterjedt és ideális modellszervezetté vált az immunológia és fejlődésbiológia számára.

Az adaptív immunrendszer humorális ágának központi elemeit, a B-sejteket, elsőként a madarak jellegzetes primer nyirokszervében a bursa Fabriciiben fedezték fel. A B-sejtek funkciója ma már alapvető dogmaként van számon tartva az immunológiában, az antigénspecifikus ellenanyag repertoár létrehozásának képessége központi szerepet tölt be a funkcionális immunrendszer kialakításában. A B-sejtek funkcióját és kölcsönhatását más immunsejtekkel részletesen ismerjük, azonban azok a molekuláris események, szöveti környezetből származó szolubilis faktorok és celluláris hatások, amelyek a B-sejtek ontogenézisét irányítják csak részben ismertek. A B-sejt progenitorok in vitro sejtkultúrákban történő fenntartása, differenciáltatása mai napig körülményes és számos nehézséget állít a kutatók elé. A különböző B-sejteket helyreállító őssejt terápiák nagy mértékben igénylik, mind a módszertani fejlesztéseket, mind pedig a B-sejt fejlődéssel kapcsolatos alapos tudást. A bursa Fabricii speciális mikrokörnyezete a B-sejt fejlődést célzó vizsgálatok számára értékes információkkal szolgálhat, hiszen ebben a sajátos szöveti környezetben a B-sejtek kizárólagos fejlődése zajlik, izoláltan más lymphoid, myeloid és erythroid vonalak fejlődésétől.

BsC és MsC szakdolgozati munkámat a Semmelweis Egyetem Anatómia, Szövet- és Fejlődéstani Intézetének Őssejt és Kísérletes Embriológia Laboratóriumában végeztem. Szakdolgozati munkám során a bursa Fabricii funkcionális alegységeinek tekintett lymphoid follikulusok ontogenezisének részletes karakterizálását végeztük el. Elsődleges célkitűzéseim között szerepelt a bursa Fabricii epitheliális telepét kolonizáló hematopoetikus sejttípusok azonosítása és jellemzése, a lymphoid follikulusokat kolonizáló, B-sejt prekurzorokat megelőző myeloid és stromális sejtek ontogenezisének leírása, immuncitokémiai és hisztológiai karakterizálása, valamint a follikulusok ontogenezisében szerepet játszó lympho-myeloid őssejtek fejlődési sorstérképezése embryomanipulációs technikák használatával. Eredményeink alapján a korai EIVE12 antigént expresszáló „lymphoid follikulus iniciáló” sejtek felelősek a bursa hámjának több pontján történő indukciójáért.

PhD munkám során ezt a kutatási témát szeretném tovább folytatni, kiegészítve a bursa Fabricii lympho-myeloid organogenezisének karakterizálásával. Kiemelt figyelmet fordítunk az embryonális hám-mesenchyma kölcsönhatások szerepére, valamint ezen stromális kompartment által termelt mikrokörnyezeti faktorokra a primer és szekunder nyirokszervek embryonális fejlődése során.

Célkitűzések:

  1. In situ hibridizációs és immuncitokémai módszerekkel azonosítani szeretném azokat a molekuláris faktorokat (növekedési faktorok, integrinek, mátrix fehérjék), amelyek meghatározó szerepet tölthetnek be a bursa Fabricii follikulusbimbók hematopoetikus kolonizációjának kialakulásában.
  2. A bursa Fabricii és szekunder nyirokszervek (coecalis tonsilla, Peyer-plakk) hám-mesenchyma kölcsönhatásainak komparatív fejlődésbiológiai vizsgálata: a kérdés megközelítésére embryomanipulációs hám-mesenchyma rekombinációs technikákat in vitro, ex vivo és in ovo kísérletekkel ötvözzük.
  3. A T- és B sejtek éréséért felelős primer nyirokszervek, a thymus és a bursa Fabricii hám-mesenhyma kölcsönhatásainak szerepe a lymphopoiezisben: jellemezni kívánjuk, hogy a primer és szekunder nyirokszervek fejlődése során a stromális elemek közül a hám vagy a mesenchyma tölt be elsődleges szerepet a vérképző őssejtek „homing”-ja és az eltérő lymphoid differenciációs útvonalak kialakulása során.
 
Soós Ádám

A bélidegrendszer (ENS) a bélfalban található neuron és gliasejtek komplex hálózata, mely a bélmotilitást, felszívódást és a szekréciót szabályozza. A veleszületett ENS-t érintő hibák a funkcionális emésztőrendszeri rendellenességek széles spektrumát ölelik fel, mint például a Hirschsprung-kór (HSCR). A veleszületett HSCR a részletesebben megértett bélidegrendszeri betegségekhez tartozik, ami a dúcléc eredetű enterális sejtek (ENCC-k) bélmesenchymában történő caudalis migrációjának sikertelensége miatt alakul ki. Ez a migráció az ENCC-k és mikrokörnyezetük, növekedési faktorok és az extracelluláris mátrix (ECM) közötti koordinált kölcsönhatáson alapszik. HSCR esetén a migráció sikertelensége a distalis bélszakasz változó hosszúságú ganglionmentességéhez vezet (5000 élveszületésből 1 születik HSCR-rel). Jelenleg a betegség gyógyítása sebészi úton lehetséges, a ganglionmentes vastagbelet eltávolítják, de sok gyermek ezután is székrekedésben és bélgyulladásban szenved. Az őssejt-alapú terápia lehetőséget nyújthat az abnormális bélidegrendszer helyreállítására. A felnőtt bélfalba átültetett enterális idegi őssejtek (ENSC) proliferációja és migrációja azonban korlátozott. Feltételezzük, hogy az átültetett ENSC-k gyenge migrációját és integrációját úgy lehet leküzdeni, hogy módosítjuk az őssejtekre ható extracelluláris környezetet, illetve őssejtek transzplantációja révén kolonizáltathatjuk az ganglionmentes béltraktust. Az őssejtek forrása jelenleg a legelfogadottabb a biopsziából kinyert sejtek tenyésztése, ami egy sejtaggregátum, amit neuroszfernek neveznek. Ennek a manipulácioja bár ígéretes nagyon sok nehézségbe ütközik.  

Tudományos munkámat és MSc szakdolgozati témámat a Semmelweis Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet, Őssejt és Kísérletes Embriológia Laboratóriumában végeztem Dr. Nagy Nándor témavezetésével. Szakdolgozati munkám során a bursa Fabricii follikulusok kéregállományának sejtszíntű és molekuláris elemzését végeztük immuncitokémiai és hisztológiai módszerekkel, kiegészítve sejttenyésztéses és embriómanipulációs technikákkal. Eredményeimet összefoglalva elmondhatjuk hogy a kéregállomány fejlődése a kikelés előtt 5 nappal megkezdődik, a kéregállomány B-sejt populációja Bu-1+/CXCR4+/IgM- expressziós mintázatot mutat és CSF1R+ dendritikus sejteket nem tartalmaz, viszont rendelkezik egy CSF1R+/TIM4+/Lep100+ makrofág populációval. A kéregállomány vázrendszerét mesenchymális retikulum sejtek képezik, amelyek tenaszcin-C-ben gazdag extracelluláris mátrixot termelnek. Illetve in vivo és in vitro kísérletek szerint a tenaszcin-C gátló környezetet jelent a vándorló B-sejtek számára. Ezek az eredmények mellett egy teljeskörű extracelluláris mátrix karakterizálást is végeztünk és elektronmikroszkópos feltárását a kérgi kompartmentnek. PhD munkám során a szakdolgozat készítése alatt elsajátított módszerek használatával egy fejlődésbiológiai kérdést szeretnék körüljárni.

Célkitűzések:

  1. Agrin lokális bejuttatása a velőcsőbe, ezáltal a ganglion sejtek kivándorlásának megakadályozása és így egy új Hirschsprung-kóros állatmodell bevezetése (csirke modell).
  2. Chondroitin-szulfát proteoglikánok jellemzése és lebontásának megoldhatósága.
  3. A neuroszferek transzplantáció utáni integrációjának elektronmikroszkópos vizsgálata.