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, fényt derítve a bélflóra, a muscularis makrofágok és a bélidegrendszer (ENS) közötti molekuláris párbeszédre (Schepper et al, 2018). A gyulladásos bélbetegségek, például a colitis ulcerosa és a Crohn-betegség súlyos terheket rónak az egészségügyi rendszerekre (450 millió beteg világszerte). Ezek a betegek gyakran panaszkodnak az akut epizódok közötti hosszú távú motilitási rendellenességekről (hasmenés, székrekedés) is. A mucosalis immunitásban és a gyulladásos válaszban részt vevő molekuláris milieu és szignalizációs útvonalak nagyrészt karakterizálásra kerültek, de még mindig nem igazán értjük azt, hogy a nyálkahártya gyulladása hogyan befolyásolja az ENS-t és a motilitást hosszú távon.
Az Őssejt- és Kísérletes Embriológia Laboratórium Makrofág munkacsoportjának célja az, hogy kiegészítsük a gastrointestinalis neuroimmunológia területén kialakult tudományos konszenzust az IBD-kel kapcsolatos klinikai, patofiziológiai perspektívákkal. A mikroszkópos technikák (fluoreszcens és elektronmikroszkópia) és a morfológia területén kialakult erős hátterünk, valamint molekuláris és funkcionális vizsgálatok segítségével részletes betekintést nyerhetünk abba, hogy a nyálkahártya gyulladása hogyan befolyásolja az ENS-t morfológiai és molekuláris szinten.
Tekintettel arra, hogy laboratóriumunk komoly kutatási múlttal rendelkezik a nyirokszervek és a bélidegrendszer fejlődése területén, lehetőségünk nyílik gerinces embryológiai modell alkalmazására a bélfal myeloid sejtjeinek eredetének feltérképezéséhez. Így a felnőtt emlős és humán modellek tanulmányozásával párhuzamosan, szeretnénk a bél immunológiájának fejlődésbiológiai aspektusait is feltárni.
Használt technikák:
- Alapvető szerv-izolálási technikák és műtéttani beavatkozások egéren és csirke-embryon: vastagbél eltávolítás, whole-mount preparátum készítése; retroorbitális vérvétel, farokvéna-injekció; csirke embryo izolálás tojásból, chorioallantois membrán tenyészet, egyszerű embryo-manipulációs technikák
- Rutin szövettani technika: fixálás, fagyasztott zselatinos blokk készítése, paraffinba-ágyazás, fagyasztott metszetek készítése kriosztáttal, mikrotóm használata
- Immunhisztokémia és immunfluoreszcencia fagyasztott és paraffinos metszeten.
- Mintaelőkészítés elektronmikroszkópiához, ultravékony metszetek készítése LR-white és fagyasztott blokkokból. Pre- és postembedding immun- elektronmikroszkópia
- RNAscope dual-labeling, IHC-RNAscope multiplexing
- RNS izolálás szervekből, qRT-PCR
- Fluoreszcens és konfokális mikroszkópia, szoftveres morfometria, sejtszámlálás és képanalízis ZEN és ImageJ programokkal.
- Alapvető statisztikai vizualizációk elkészítése és bioinformatikai adatfeldolgozás R fejlesztői környezetben (Volcano-plot, ggplot2 – heatmap készítés, fGSEA, String-map készítése)
Kollaborációs partnereink:
- Kovács Krisztina és Ferenczi Szilamér: MTA KOKI, Molekuláris Neuroendokrinológiai Munkacsoport: DSS-colitis indukció, qRT-PCR
- Varga Zoltán: Semmelweis Egyetem, Farmakológiai és Farmakoterápiás Intézet, Kardiovaszkuláris és Metabolikus Kutatócsoport: RNAscope
- Semmelweis Egyetem I. Sebészeti és Intervenciós Gasztroenterológia Klinika, Invazív Endoszkópia Osztály: humán bélbiopsziák
Muller, P. A., Koscsó, B., Rajani, G. M., Stevanovic, K., Berres, M. L., Hashimoto, D., … Bogunovic, M. (2014). Crosstalk between muscularis macrophages and enteric neurons regulates gastrointestinal motility. Cell, 158(2), 300–313. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.04.050
Gabanyi, I., Muller, P. A., Feighery, L., Oliveira, T. Y., Costa-Pinto, F. A., & Mucida, D. (2016). Neuro-immune Interactions Drive Tissue Programming in Intestinal Macrophages. Cell, 164(3), 378–391. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.12.023
De Schepper, S., Verheijden, S., Aguilera-Lizarraga, J., Viola, M. F., Boesmans, W., Stakenborg, N., … Boeckxstaens, G. (2018). Self-Maintaining Gut Macrophages Are Essential for Intestinal Homeostasis. Cell, 175(2), 400-415.e13. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.048