Automated high-resolution confocal microscopy for large-scale cellular screening of neuronal disease-related genes and proteins

Projectomschrijving

Geautomatiseerde microscopiesystemen worden veel gebruikt om systematisch onderzoek te doen naar de effecten van genen, eiwitten en kleine moleculen op levende cellen, maar missen vaak de optische resultie om kleine subcelluaire structuren zoals neuronale synapsen goed zichtbaar te maken. In dit project zullen we gebruiken maken van de nieuwste geautomatiseerde confocale microscopie technieken om cellulaire screens met hoge optische resolutie uit te voeren. Deze technieken zullen worden ingezet om systematisch onderzoek te doen naar genen en eiwitten die een rol spelen bij synaptische aandoeningen, neurodegeneratieve ziektes en de regeneratie van beschadigde zenuwcellen. De investering sluit aan bij de recente implementatie van een cellulaire screeningsfaciliteit binnen de Neuroscience Campus Amsterdam, waarbinnen nu alle screeningsstappen, van celkweek tot analyse, geautomatiseerd en grootschalig kunnen worden uitgevoerd.

Producten

Titel: High content screening in neurodegenerative diseases
Auteur: Jain, S Van Kesteren, RE Heutink, P
Magazine: Journal of Visualized Experiments
Titel: The complete automation of cell culture: improvements for high-throughput and high-content screening
Auteur: Jain, S Sondervan, D Rizzu, P Bochdanovits, Z Caminada, D Heutink, P
Magazine: Journal of Biomolecular screening
Titel: LLM3D: a log-linear modeling-based method to predict functional gene regulatory interactions from genome-wide expression data
Auteur: Geeven, G MacGillavry, HD Eggers, R Sassen, M Verhaagen, J Smit, AB De Gunst, MCM Van Kesteren, RE
Magazine: Nucleic Acids Research
Titel: Neuroproteomics
Auteur: Blaas, E Van Kesteren, RE

Verslagen


Eindverslag

Geautomatiseerde high-content microscopie is een belangrijk onderdeel geworden van grootschalige cellulaire screens voor het testen nieuwe medicijnen, het in kaart brengen van toxiciteit van stoffen en het ontdekken van nieuwe genfuncties. Deze ZonMw subsidie is gebruikt voor de aanschaf van een high-content microscopiesysteem waarmee met hoge resolutie subcellulaire processen in zenuwcellen in beeld kunnen worden gebracht en kunnen worden gekwantificeerd, zoals de werking van intracellulaire organellen, intracellulair transport, en de vorming en functionaliteit van contacten tussen zenuwcellen. Daarnaast zijn kweek- en analysemethoden ontwikkeld om deze techniek toe te passen op echte zenuwcellen in kweek, waarmee een nieuwe standaard is gezet voor het meten van neurotoxiciteit van stoffen, bijwerkingen van neurofarmaca en de functionele karakterisering van ziektegenen. Deze nieuwe methoden zijn toegepast in projecten waarin de toxische effecten van een groot aantal pesticiden op zenuwcellen is vastgesteld en de functies van een groot aantal risicogenen voor de ziekte van Parkinson en Alzheimer en voor schizofrenie zijn bestudeerd. Ten slotte zijn specifieke cellulaire assays ontwikkeld voor o.a. de ziekte van Alzheimer, welke momenteel commercieel worden aangeboden voor screeningsdoeleinden, en worden momenteel assays ontwikkeld die gebaseerd zijn op humane zenuwcellen zodat het gebruik van proefdieren verder kan worden gereduceerd.

Samenvatting van de aanvraag

Automated high-content cellular screening has become an important tool for the systematic functional validation of the huge numbers of potential target genes identified in genetics, genomics and proteomics experiments. At the Neuroscience Campus Amsterdam (NCA), we have established a cellular screening facility that is equipped for both high-throughput and high-content analysis, but is limited in cellular assays that require high spatial resolution. To improve the functionality of our facility, we now request an automated confocal high-content microscopy system that is able to accurately image and analyze the many complex features of neuronal cellular and subcellular morphology. We will use the requested instrumentation to identify novel target genes and proteins that are potentially involved in cellular processes underlying addiction, depression, mental retardation, Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease and the recovery from neuronal injury. Specifically, automated high-resolution confocal microscopy will allow us to study how such genes affect the morphology of subneuronal structures (axons, dendrites and synapses), and the (co-)localization, compartmentalization and trafficking of proteins within these subneuronal structures. The improved functionality of our screening facility as a result of the requested investment will put our cellular screening activities at the forefront of the neurosciences and speed up the discovery of novel target genes and proteins that are important for future management of neurological and neurodegenerative disorders.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
91110011
Looptijd: 100%
2010
2014
Onderdeel van programma:
  • Investeringen Groot en Middelgroot
Gerelateerde subsidieronde:
Investeringen Groot en Middelgroot 2009/2010 - ZonMw
Projectleider en penvoerder:
Dr. R.E. van Kesteren PhD
Verantwoordelijke organisatie:
Vrije Universiteit Amsterdam