In vitro modell a csapfejlődésben szerepet játszó faktorok tanulmányozására
Angol cím
In vitro model to study retinal cone photoreceptor differentiation
magyar kulcsszavak
csapfejlődés, in vitro reinális szövettenyésztés
angol kulcsszavak
cone development, in vitro retinal culturing
megadott besorolás
Sejtszintű és molekuláris neurobiológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
100 %
zsűri
Idegtudományok
Kutatóhely
Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet (Semmelweis Egyetem)
projekt kezdete
2006-02-01
projekt vége
2009-07-31
aktuális összeg (MFt)
9.158
FTE (kutatóév egyenérték)
0.59
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az emlősök többségénél csak kétféle csapot találunk, amelyek közül az egyik a rövid hullámhosszakra (S-csap), míg a másik áltálában zöld, vagy a vörös fényre érzékeny (M/L-csap). A transzdifferenciációs elmélet szerint e két csaptípus nem egymástól függetlenül fejlődik. Minden csap először a rövidhullám érzékeny pigmentet kezdi termelni, és néhányan a felnőttkorig csak ennek a szintézisére képesek (definitív S-csapok). A csapok többségében azonban beindul az M/L-pigment termelése is - ezek egy ideig mindkét opszint tartalmazzák (átmeneti fotopigment koexpresszió) -, majd az S-pigment termelése fokozatosan leáll. Ha feltételezzük, hogy minden M/L-csap transzdifferenciációval fejlődik, valószínűleg léteznek olyan faktorok, amelyek ezt a pigmentváltást szabályozzák. Az irodalom nagyon sok ilyen ágens szerepét felveti: pajzsmirigyhormonok, retinolsav, növekedési faktorok és receptoraik. Kevés esetben sikerült azonban szerepüket biztosan meghatározni, illetve bizonyítani. Kutatásainkban ezért azt a célt tűztük ki magunk elé, hogy szisztematikusan megvizsgáljuk e bizonyított, vagy feltételezett szabályozó mechanizmusokat, egy módosított organotipikus retinatenyészetben. A módszer legfontosabb előnye, a mesterséges környezet teljes kontrolljának lehetősége: a használt médium összetevői jól ismertek, koncentrációjuk tetszés szerint változtatható, tehát a vizsgált faktorok szerepe, a hatástartam ideje pontosan meghatározható, az esetleges extraretinális hatásokkal pedig biztosan nem kell számolnunk. Reményeink szerint sok új adattal árulhatunk hozzá a fotoreceptorok és az idegi sejtek differenciálódásának megértéséhez.
angol összefoglaló
The retina of most mammalian species contains two types of cones, one being sensitive to shorter wavelengths (S-cones), whereas the peak sensitivity of the other population is in the green or in the red part of the spectrum (M/L-cones). According to the widely accepted theory of photoreceptor transdifferentiation, these two populations do not develop independently from each other. All cones first express the S-opsin only, and some of them continue to do so till adulthood (genuine S-cones). The rest will switch on M/L-opsin production as well, the two pigments are coexpressed in the same outer segment for a limited time interval (transitory photopigment coexpression), then S-opsin disappears from cones. Assuming that all M/L-cones develop via transdifferentiation, it would be important to identify the factors influencing pigment switch. The possible candidates supposed by literature are numerous - thyroid hormones, retinoic acid, growth factors and their receptors -, their precise role however remains undetermined in most of the cases. The aim of this study is to systematically identify the effect and the proper time window for the action of factors with supposed role in M/L-cone differentiation in a model using an in vitro organotipic retinal culturing. An advantage of this setup in the possibility for the complete control of the experimental conditions: the concentrations of all components of the culturing media could be modified separately, several occasions during the culturing phase. Also the possible extraretinal effects of the factors will not influence retinal development in an in vitro study. This protocol may help us to get a better insight into the control of photoreceptor differentiation.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Az emlősök többségének retinájában kétféle csapot találunk, az egyik a kék- (S-csap), míg a másik a zöld, vagy a vörös fényre érzékeny (M/L-csap). E két csaptípus nem egymástól függetlenül fejlődik. Mindegyik csap először S-opszint expresszál, többségük azonban később átáll az M/L-pigment termelésére. Keveset tudunk arról, mely faktorok vehetnek részt a pigment váltás szabályozásában.
A pályázatban bemutattunk egy új, in vitro organotipikus retinatenyésztésen alapuló módszert, amely több fajon is lehetővé teszi a transzdifferenciáció tanulmányozását.
Az általunk használt kontrol médiumban az M/L-csapok minden esetben kifejlődtek, a kiültetés idejétől függetlenül.
Az M/L-csapok elköteleződése a 4. nap (P4) előtt végbemegy, különbséget tápjaink között csak korábbi kiültetések esetén találtunk.
Szérum hozzáadása egyedül képes volt biztosítani a differenciációhoz szükséges összes faktort megfelelő koncentrációban P1-P4 retinák esetében. Szérummentes közegben a pajzsmirigyhormon egyedül elégséges patkány M/L-csapjainak kifejlődéséhez, de csak megfelelő mennyiségű E-vitamin hozzáadása mellett biztosítja a fejlődést szíriai aranyhörcsögben.
Eredményeink bizonyítják, hogy a technika használható a csapfejlődésre ható szolubilis faktorok szerepének tanulmányozására. Bizonyítottuk, hogy a pajzsmirigyhormon minden vizsgált fajban szükséges az M/L-csapok elköteleződéséhez, de eredményeink szerint más faktoroknak is fontos szerepe lehet, legalábbis a fajok egy részében.
kutatási eredmények (angolul)
The retina of most mammalian species contains two types of cones, one sensitive to shorter- (S-), and another to the middle- or long wavelengths (M/L-cones). These populations do not develop independently. All cones first express S-opsin only, but most of them switch to M/L-opsin production. Despite intensive studies, little is known about the factors influencing pigment switch.
Hereby, we report a new model, in vitro organotypic retinal culture, to study these factors in tree species of mammals.
All retinas fully differentiate in vitro, in control medium, independently of the time of explantation.
Commitment for M/L-opsin expression is completed by P4: only in retinas explanted before, did we detect any difference in development.
Serum supplementation alone, was sufficient to induce M/L-cone differentiation in cultures explanted prior to P4, indicating that it contains all the factors necessary. In serum free conditions, thyroid hormone was enough to induce transdifferentiation in the rat, whereas in the Syrian hamster, vitamin-E was also needed.
These results prove that retinal culturing is a reliable tool to study the effect of soluble factors in retinal differentiation. In all species studied, thyroid hormone seems to be necessary for M/L-cone development, but other factors like vitamin-E could also play additional roles, indicating that development may be controlled by different mechanisms in different species.
Végvári D, Szabó A, Deák G, Lukáts Á, Berta ÁI, Szél Á: The expression of erythropoietin and its receptor in the developing rat retina., XIX. International Symposium of Morphological sciences, Budapest, Hungary, 2007. August 19-24. (Abstr) Acta Biol. Segediensis, 51 (suppl) 2007, 52, 2007
Doma V, Halász G, Szabó A, Berta ÁI, Végvári D, Röhlich P, Szél Á, Lukáts Á: The effect of thyroid hormone substitution on M/L-cone development in in vitro organotypic retinal culture., XIX. International Symposium of Morphological sciences, Budapest, Hungary, 2007. August 19-24. (Abstr) Acta Biol. Segediensis, 51 (suppl) 2007, 52, 2007
