Mobiele menu

Spheroid mini-brain cultures as an alternative for demyelinating diseases

Projectomschrijving

Multipele sclerose (MS) is een van de belangrijkste neurologische ziekten in jong volwassenen. Voor onderzoek naar de mechanismen hoe de zenuwen beschadigen, worden vaak proeven gedaan die veel ongemak aan dieren veroorzaken. Voor een van die mechanismen - het beschadigen van de isolatielaag van de zenuwcellen (de demyelinisatie) - hebben de onderzoekers een goed alternatief model ontwikkeld. Hersencellen zijn gezamenlijk opgekweekt tot kleine bolletjes, waarin niet alleen alle soorten hersencellen aanwezig zijn, maar ook laagjes myeline (het isolatiemateriaal). Demyelinisatie en herstel kunnen in dit model worden opgewekt. Andere cellen, zoals stamcellen en macrofagen van het immuunsysteem kunnen in de bolletjes kruipen en daar aanleiding geven tot processen die zich ook in het intacte brein kunnen afspelen. De conclusie is dat de demyelinisatie in dit model op zeer reproduceerbare en stabiele wijze kan worden opgewekt. Daarmee is het heel geschikt om lange termijn effecten van demyelinisatie te bestuderen.

Producten

Titel: Onbekend
Titel: An in vitro model for de- and remyelination using lysophosphatidyl choline in rodent whole brain spheroid cultures
Auteur: E.J. Vereyken, D.M.Fluitsma, M.J.Bolijn, C.D.Dijkstra, and C.E.Teunissen, , Glia
Magazine: Glia
Titel: Onbekend
Titel: Modelling Multiple Sclerosis In Vitro and the Influence of Activated Macrophages
Auteur: E.J.F. Vereyken, C.D. Dijkstra and C.E. Teunissen
Titel: Het ziekteproces van multiple sclerose nabootsen.
Auteur: A. van der Goes, H.E. de Vries, C.E. Teunissen, M.J. Bolijn, S.M.A. van der Pol en C.D. Dijkstra.
Magazine: Analyse
Titel: Neurodegenerative Diseases
Auteur: Vereyken,E.J.F.; Dijkstra,C.D.; Teunissen,C.E
Titel: The role of differently activated macrophages in axonal damage during Multiple Sclerosis
Auteur: EJF Vereyken

Verslagen


Eindverslag

Multipele Sclerose (MS) is een van de belangrijkste neurologische ziekten in jong volwassenen. Onderzoek naar de mechanismen van demyelinisatie in MS leunt zwaar op diermodellen die veel ongemak in dieren veroorzaken, zoals verlamming en ernstig gewichtsverlies, en waarbij veel dieren gebruikt worden.
Wij hebben een goed alternatief model voor demyelinisatie ontwikkeld in organotypische hersen sferoide kweken, die we blootstellen aan de stof lysophosphatidylcholine (LPC). In de sferoide kweken komen alle hersenceltypen voor, waarbij ze gelaagde myeline vormen, een uniek aspect van dit model. We konden demyelinisatie en herstel induceren in dit model met LPC. Het doel van het project is om het LPC spheroid model in grote mate van detail te characteriseren, zodat het breder toegepast wordt als alternatief voor diermodellen in fundamenteel en toegepast onderzoek naar de- en remyelinisatie in MS.
We hebben verschillende uitkomstmaten vergeleken, om te kijken of de analysetijd verkort kon worden. Vervolgens hebben we bepaald dat herhaalde metingen mogelijk waren in dit model. De blootstellingsmethoden zijn verder verbeterd. Verder zagen we dat stamcellen heel goed de spheroids in migreerden en daar ook konden uitrijpen tot verschillende soorten hersencellen. We zagen ook dat macrophagen, een bepaald type ontstekingscel, de spheroids in konden migreren en tot een toename in het aantal neuronen kon leiden. Verder zagen we dat bepaalde stoffen, zoals sphingosine 1 phosphate (S1P) en anti-fibronectine, tot meer myeline leidden in controle kweken. De demyelinisatie in dit model is zeer reproduceerbaar en stabiel. Dit betekent dat het model heel geschikt is om naar lange termijn effecten van demyelinisatie te bestuderen.

Multipele Sclerose (MS) is een van de belangrijkste neurologische ziekten in jong volwassenen. Onderzoek naar de mechanismen van demyelinisatie in MS leunt zwaar op diermodellen die veel ongemak in dieren veroorzaken, zoals verlamming en ernstig gewichtsverlies, en waarbij veel dieren gebruikt worden.
Wij hebben een goed alternatief model voor demyelinisatie ontwikkeld in organotypische hersen sferoide kweken, die we blootstellen aan de stof lysophosphatidylcholine (LPC). In de sferoide kweken komen alle hersenceltypen voor, waarbij ze gelaagde myeline vormen, een uniek aspect van dit model. We konden demyelinisatie en herstel induceren in dit model met LPC. Het doel van het project is om het LPC spheroid model in grote mate van detail te characteriseren, zodat het breder toegepast wordt als alternatief voor diermodellen in fundamenteel en toegepast onderzoek naar de- en remyelinisatie in MS.
We hebben verschillende uitkomstmaten vergeleken, om te kijken of de analysetijd verkort kon worden. Vervolgens hebben we bepaald dat herhaalde metingen mogelijk waren in dit model. De blootstellingsmethoden zijn verder verbeterd. Verder zagen we dat stamcellen heel goed de spheroids in migreerden en daar ook konden uitrijpen tot verschillende soorten hersencellen. We zagen ook dat macrophagen, een bepaald type ontstekingscel, de spheroids in konden migreren en tot een toename in het aantal neuronen kon leiden. Verder zagen we dat bepaalden stoffen, zoals luteoline en simvastatine, de herstel van myeline niet bevorderden, maar dat andere stoffen, waarvan de werkzaamheid in MS wordt uitgetest, tot meer myeline leidden. Deze experimenten zullen in het komende jaar verder uitgewerkt worden.

Samenvatting van de aanvraag

Neurodegenerative diseases pose a heavy burden on society. Research on these diseases is heavily dependent on animal models due to the inaccessibility of the human brain for experimental research. Multiple Sclerosis (MS) is the major demyelinating neurological disease of young adults. Other important severe demyelinating diseases are childhood white matter diseases. The cause of demyelination in these diseases are still largely unclear, and there is no cure yet. Experimental research on the mechanism of demyelinating diseases predominantly utilises animal models, such as the experimental allergic encephalitis (EAE) or virus-induced demyelination model in rodents. These models cause major discomfort for animals, such as severe paralysis and weight loss, and involve large numbers of animals. A good alternative model for the central nervous system (CNS) is the use of organotypic whole brain spheroid cultures. De- and remyelination can be induced in this model by lysophosphatidylcholine (LPC). The different CNS cell types present in these cultures form three-dimensional neuronal networks with multilayered myelinated axons. We have established a LPC-induced demyelination model in rodent brain spheroids. Moreover, we observed spontaneous remyelination in this model. The aim of this project is the broad implementation of the spheroid model as an alternative for in-vivo animal models for fundamental and preclinical research in demyelinating diseases. For a widespread application of this model for demyelinating diseases, a few aspects of the model need to be further elaborated. The methodology will be optimised to increase the processing speed and to enable application of novel imaging technologies. Next, proof of principle will be given in the LPC model for use of the culture system in research aimed at testing cell or compound based therapies. The results will be actively disseminated. The project will ultimately lead to 1) a standardized, reproducible, in-vivo-like culture model for investigating the cellular and molecular mechanisms underlying myelination; 2) a strong reduction in animal experiments studying fundamental processes of remyelination; and 3) a strong reduction in numbers of animals in experiments aimed at developing strategies for improving remyelination.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
114000085
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2007
2010
Onderdeel van programma:
Projectleider en penvoerder:
Prof. dr. ing. C.E. Teunissen
Verantwoordelijke organisatie:
Amsterdam UMC - locatie VUmc