Self-organization of the embryonic vascular network  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
47055
Type K
Principal investigator Czirók, András
Title in Hungarian Az embrionális érhálózat önszerveződése
Title in English Self-organization of the embryonic vascular network
Panel Physics 1
Department or equivalent Department of Biological Physics (Eötvös Loránd University)
Participants Vicsek, Tamás
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-06-30
Funding (in million HUF) 6.240
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Kutatásaink az önszervezõen, sok hasonló sejt kölcsönhatása révén létrejövõ biológiai rendszerek, ezen belül elsõsorban az embriófejlõdés során kialakuló érhálózat és extracelluláris mátrix (ECM) tulajdonságainak vizsgálatára irányultak. A kutatómunka szerves része volt a sejtek viselkedésének megfigyelését lehetõvé tevõ mikroszkópos és statisztikai elemzés technikák kidolgozása is. Bevezettünk, és madárembriókon végzett kísérletekkel alátámasztottuk a fejlõdõ szöveteknek egy olyan képét, amelyben a szövet deformációira szuperponálódik a szövetbe ágyazott sejtek aktív (és korrelálatlanabb) mozgása. Megmutattuk, hogy a kezdeti érhálózat -- számos korábbi elképzeléssel ellentétben -- egy, az axonnövekedéshez nagyon hasonló sejtinvázióval történik. Sejttenyészetek in vitro viselkedésének analizálásával rámutattunk, hogy a lineáris szegmensek kialakításának egyik fontos mozgatóeleme a sejtek megváltozott mozgása erõsen anizotróp környezetben. Ezekre az emprikus megfigyeléseinkre alapozva felállítottuk a vaszkulogenezis egy új elméleti modelljét. Feltérképeztük a korai embriogenezist jellemõ szövetmozgásokat madárembriókban. Megmutattuk, hogy a gasztruláció folyamatát kísérõ szövetmozgások jól leírhatók egy olyan tovaterjedõ mintázatként, ami az embrió mindkét oldalán egy-egy, ellentétes irányban forgó örvényt tartalmaz. Mint a szövetalkotás egyik fõ lépését, elemeztük a sejt-ECM kölcsönhatások szerepét a mintázatképzésben.
Results in English
The research investigated self-organization phenomena in multicellular systems, especially the formation of blood vessel network during embryogenesis. Improvements in automatic microscopy techniques as well as image processing algorithms were also integral part of the research. Based on experimental analysis of delepoing bird embryos we introduced a mechanicl framwork desribing embryonic tissues, where cell autonomous motion is superimposed upon large-scale (convective) tissue movements. We showed that the early vascular network forms through a multicellular sprouting proess, somewhat reminescent to axon growth. Using in vitro cell cultures we showed that the formation of linear segment is a consequence of altered cell behavior in anisotropic environments. Based on these observations, we created a new theoretical model for vasculogenesis. We also mapped the large-scale tissue movements during embryogenesis. In bird embryos tissue movements during gastrulation form a travelling wave-like pattern containing a vortex on either side of the embryo. As a crucial step during tissue formation, we analyzed cell motion-mediated patterning of the extracellular matrix.
Full text http://real.mtak.hu/1682/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Rupp PA, Czirok A, Little CD: alphavbeta3 integrin-dependent endothelial cell dynamics in vivo, Development. 131(12):2887-97, 2004
Filla MB, Czirok A, Zamir EA, Little CD, Cheuvront TJ, Rongish BJ.: Dynamic imaging of cell, extracellular matrix, and tissue movements during avian vertebral axis patterning., Birth Defects Res C Embryo Today. 72(3):267-76., 2004
Kornyei Z, Szlavik V, Szabo B, Gocza E, Czirok A, Madarasz E.: Humoral and contact interactions in astroglia/stem cell co-cultures in the course of glia-induced neurogenesis., Glia. 49(3):430-44., 2005
Mehes E, Czirok A, Hegedus B, Szabo B, Vicsek T, Satz J, Campbell K, Jancsik V.: Dystroglycan is involved in laminin-1-stimulated motility of Muller glial cells: Combined velocity and directionality analysis., Glia. 49(4):492-500., 2005
Tarnok K, Czirok A, Czondor K, Schlett K.: Cerebellar granule cells show age-dependent migratory differences in vitro, J Neurobiol. 65(2):135-45., 2005
Kozel BA, Rongish BJ, Czirok A, Zach J, Little CD, Davis EC, Knutsen RH, Wagenseil JE, Levy MA, Mecham RP.: Elastic fiber formation: A dynamic view of extracellular matrix assembly using timer reporters, J Cell Physiol. 207(1):87-96., 2006
Czirok A, Zach J, Kozel BA, Mecham RP, Davis EC, Rongish BJ.: Elastic fiber macro-assembly is a hierarchical, cell motion-mediated process, J Cell Physiol. 207(1):97-106., 2006
Zamir EA, Czirok A, Rongish BJ, Little CD.: A digital image-based method for computational tissue fate mapping during early avian morphogenesis., Ann Biomed Eng. 33(6):854-65., 2005
A. Czirok, E.A. Zamir, M.B. Filla, C.D. Little and B.J. Rongish: Extracellular matrix macro-assembly dynamics in early vertebrate embryos, Current Topics in Developmental Biology 73:237-58., 2006
P. Sivakumar, A. Czirok, B.J. Rongish, V.P. Divakara, Y.P. Wang and S.L. Dallas: New insights into extracellular matrix assembly and reorganization from dynamic imaging of extracellular matrix proteins in living osteoblasts., J Cell Sci 119(7):1350-60., 2006
Zamir EA, Czirok A, Cui C, Little CD, Rongish BJ.: Mesodermal cell displacements during avian gastrulation are due to both individual cell-autonomous and convective tissue movements., Proc Natl Acad Sci U S A. 103(52):19806-11., 2006
Szabo A, Perryn ED, Czirok A.: Network formation of tissue cells via preferential attraction to elongated structures., Phys Rev Lett. 98(3):038102., 2007
Czirok A, Zamir EA, Szabo A, Little CD: Multicellular sprouting during vasculogenesis, Curr Top Dev Biol (in press), 2007
Perryn ED, Czirok A, Little CD: Vascular sprout formation entails tissue deformations and VE-cadherin dependent cell-autonomous motility, Dev Biol. (under revision), 2007
Visconti RP, Rupp PA, Czirok A, Cheresh DA, Little CD: MMP2/Integrin avb3-dependent mesenchymal cell invasive behavior, Mol Biol Cell (under revision), 2007
Tarnok K, Czondor K, Czirok A, Schlett K: MMP2/Integrin avb3-dependent mesenchymal cell invasive behavior, J Neurochemistry (under review), 2007
Mehes E, Campbell KP, Czirok A: Dystroglycan transmits motility signals but does not transduce substantial traction forces., J Cell Sci (under review), 2007
Nagy G: Sejtmozgás és sejtmagmozgás során fellépõ erõk analízise., Szakdolgozat, ELTE TTK Fizikai Intézet, 2006
Szabo A, Mehes E, Kosa E, Czirok A: Multicellular sprout formation of tissue cells, manuscript in preparation, 2008
Szabo B, Unnep R, Mehes E, Nagy G, Kornyei Zs, Vicsek T, Czirok A: Mechanism of nuclear motion in tissue cells, manuscript in preparation, 2008



Back »