Mobiele menu

Real-time confocal 4D imaging of fast and long-term processes in living tissues and cells

Projectomschrijving

Producten

Titel: Dynamic assembly of end-joining complexes requires interaction between Ku70/80 and XRCC4.
Auteur: Mari, P.O., B.I. Florea, S.P. Persengiev, N.S. Verkaik, H.T. Bruggenwirth, M. Modesti, G. Giglia-Mari, K. Bezstarosti, J.A. Demmers, T.M. Luider, A.B. Houtsmuller, and D.C. van Gent
Magazine: Proceedings of the National Academy of Sciences
Titel: A bioinformatics-based functional analysis shows that the specifically androgen-regulated gene SARG contains an active direct repeat androgen response element in the first intron.
Auteur: Steketee, K., A.C. Ziel-van der Made, H.A. van der Korput, A.B. Houtsmuller, and J. Trapman
Magazine: Journal of molecular endocrinology
Titel: Vault mobility depends in part on microtubules and vaults can be recruited to the nuclear envelope.
Auteur: van Zon, A., M.H. Mossink, A.B. Houtsmuller, M. Schoester, G.L. Scheffer, R.J. Scheper, P. Sonneveld, and E.A. Wiemer.
Magazine: Experimental Cell Research
Titel: DNA damage repair: anytime, anywhere?
Auteur: Essers, J., W. Vermeulen, and A.B. Houtsmuller
Magazine: Current Opinion in Cell Biology
Titel: Targeting of angiogenic endothelial cells at sites of inflammation by dexamethasone phosphate-containing RGD peptide liposomes inhibits experimental arthritis.
Auteur: Koning GA, Schiffelers RM, Wauben MH, Kok RJ, Mastrobattista E, Molema G, ten Hagen TL, Storm G.
Magazine: Arthritis and rheumatism
Titel: Peptide-targeted PEG-liposomes in anti-angiogenic therapy.
Auteur: Janssen AP, Schiffelers RM, ten Hagen TL, Koning GA, Schraa AJ, Kok RJ, Storm G, Molema G.
Magazine: International Journal of Pharmaceutics
Titel: Increased vesicle recycling in response to osmotic cell swelling. Cause and consequence of hypotonicity-provoked ATP release.
Auteur: van der Wijk, T., S.F. Tomassen, A.B. Houtsmuller, H.R. de Jonge, and B.C. Tilly.
Magazine: Journal of Biological Chemistry
Titel: CLASPs attach microtubule plus ends to the cell cortex through a complex with LL5beta.
Auteur: Lansbergen, G., I. Grigoriev, Y. Mimori-Kiyosue, T. Ohtsuka, S. Higa, I. Kitajima, J. Demmers, N. Galjart, A.B. Houtsmuller, F. Grosveld, and A. Akhmanova.
Magazine: Developmental Cell
Titel: Antiandrogens prevent stable DNA-binding of the androgen receptor.
Auteur: Farla, P., R. Hersmus, J. Trapman, and A.B. Houtsmuller
Magazine: Journal of Cell Science
Titel: DNA damage triggers nucleotide excision repair-dependent monoubiquitylation of histone H2A.
Auteur: Bergink, S., F.A. Salomons, D. Hoogstraten, T.A. Groothuis, H. de Waard, J. Wu, L. Yuan, E. Citterio, A.B. Houtsmuller, J. Neefjes, J.H. Hoeijmakers, W. Vermeulen, and N.P. Dantuma
Magazine: Genes and Development
Titel: Nuclear dynamics of PCNA in DNA replication and repair.
Auteur: Essers, J., A.F. Theil, C. Baldeyron, W.A. van Cappellen, A.B. Houtsmuller, R. Kanaar, and W. Vermeulen.
Magazine: Molecular and Cellular Biology
Titel: Dynamics of protein binding to telomeres in living cells: implications for telomere structure and function
Auteur: Mattern, K.A., S.J. Swiggers, A.L. Nigg, B. Lowenberg, A.B. Houtsmuller, and J.M. Zijlmans
Magazine: Molecular and Cellular Biology
Titel: Anti-tumor efficacy of tumor vasculature-targeted liposomal doxorubicin.
Auteur: Schiffelers RM, Koning GA, ten Hagen TL, Fens MH, Schraa AJ, Janssen AP, Kok RJ, Molema G, Storm
Magazine: Journal of Controlled Release
Titel: Novel FXXFF and FXXMF motifs in androgen receptor cofactors mediate high affinity and specific interactions with the ligand-binding domain.
Auteur: van de Wijngaart, D.J., M.E. van Royen, R. Hersmus, A.C. Pike, A.B. Houtsmuller, G. Jenster, J. Trapman, and H.J. Dubbink
Magazine: Journal of Biological Chemistry
Titel: Analysis of DNA recombination and repair proteins in living cells by photobleaching microscopy.
Auteur: Essers, J., A.B. Houtsmuller, and R. Kanaar,
Magazine: Methods in Enzymology
Titel: The microtubule plus-end-tracking protein CLIP-170 associates with the spermatid manchette and is essential for spermatogenesis.
Auteur: Akhmanova, A., A.L. Mausset-Bonnefont, W. van Cappellen, N. Keijzer, C.C. Hoogenraad, T. Stepanova, K. Drabek, J. van der Wees, M. Mommaas, J. Onderwater, H. van der Meulen, M.E. Tanenbaum, R.H. Medema, J. Hoogerbrugge, J. Vreeburg, E.J. Uringa, J.A. Grootegoed, F. Grosveld, and N. Galjart.
Magazine: Genes and Development
Titel: The formation of vault-tubes: a dynamic interaction between vaults and vault PARP.
Auteur: van Zon, A., M.H. Mossink, M. Schoester, A.B. Houtsmuller, G.L. Scheffer, R.J. Scheper, P. Sonneveld, and E.A. Wiemer.
Magazine: Journal of Cell Science
Titel: Fluorescence recovery after photobleaching: application to nuclear proteins.
Auteur: Houtsmuller, A.B.
Magazine: Advances in Biochemical Engineering / Biotechnology
Titel: Role of CLASP2 in Microtubule Stabilization and the Regulation of Persistent Motility.
Auteur: Drabek, K., M. van Ham, T. Stepanova, K. Draegestein, R. van Horssen, C.L. Sayas, A. Akhmanova, T. Ten Hagen, R. Smits, R. Fodde, F. Grosveld, and N. Galjart.
Magazine: Current Biology
Titel: Tumor necrosis factor alpha mediates homogeneous distribution of liposomes in murine melanoma that contributes to a better tumor response.
Auteur: Seynhaeve AL, Hoving S, Schipper D, Vermeulen CE, de Wiel-Ambagtsheer G, van Tiel ST, Eggermont AM, Ten Hagen TL.
Magazine: Cancer Research
Titel: Visualization of Microtubule Growth in Cultured Neurons via the Use of EB3-GFP (End-Binding Protein 3-Green Fluorescent Protein).
Auteur: Stepanova, T., J. Slemmer, C.C. Hoogenraad, G. Lansbergen, B. Dortland, C.I. De Zeeuw, F. Grosveld, G. Van Cappellen, A. Akhmanova, and N. Galjart.
Magazine: Journal of Neuroscience
Titel: The androgen receptor ligand-binding domain stabilizes DNA binding in living cells.
Auteur: Farla, P., R. Hersmus, B. Geverts, P.O. Mari, A.L. Nigg, H.J. Dubbink, J. Trapman, and A.B. Houtsmuller.
Magazine: Journal of Structural Biology
Titel: Xeroderma pigmentosum group A protein loads as a separate factor onto DNA lesions.
Auteur: Rademakers, S., M. Volker, D. Hoogstraten, A.L. Nigg, M.J. Mone, A.A. Van Zeeland, J.H. Hoeijmakers, A.B. Houtsmuller, and W. Vermeulen.
Magazine: Molecular and Cellular Biology
Titel: CLIP-170 facilitates the formation of kinetochore-microtubule attachments.
Auteur: Tanenbaum, M.E., N. Galjart, M.A. van Vugt, and R.H. Medema
Magazine: EMBO Journal
Titel: EB1 and EB3 Control CLIP Dissociation from the Ends of Growing Microtubules.
Auteur: Komarova, Y., G. Lansbergen, N. Galjart, F. Grosveld, G.G. Borisy, and A. Akhmanova.
Magazine: Molecular Biology of the Cell
Titel: Mammalian CLASP1 and CLASP2 Cooperate to Ensure Mitotic Fidelity by Regulating Spindle and Kinetochore Function
Auteur: Pereira, A.L., A.J. Pereira, A.R. Maia, K. Drabek, C.L. Sayas, P.J. Hergert, M. Lince-Faria, I. Matos, C. Duque, T. Stepanova, C.L. Rieder, W.C. Earnshaw, N. Galjart, and H. Maiato
Magazine: Molecular Biology of the Cell
Titel: DNA damage stabilizes interaction of CSB with the transcription elongation machinery.
Auteur: van den Boom, V., E. Citterio, D. Hoogstraten, A. Zotter, J.M. Egly, W.A. van Cappellen, J.H. Hoeijmakers, A.B. Houtsmuller, and W. Vermeulen.
Magazine: Journal of Cell Biology
Titel: Recruitment of the nucleotide excision repair endonuclease XPG to sites of UV-induced dna damage depends on functional TFIIH.
Auteur: Zotter, A., M.S. Luijsterburg, D.O. Warmerdam, S. Ibrahim, A. Nigg, W.A. van Cappellen, J.H. Hoeijmakers, R. van Driel, W. Vermeulen, and A.B. Houtsmuller
Magazine: Molecular and Cellular Biology
Titel: CLIPs and CLASPs and cellular dynamics
Auteur: Galjart, N.
Magazine: Nature Reviews Molecular Cell Biology

Verslagen


Eindverslag

In dit project is een zogenaamde 4D analyse (drie-dimensionaal en in de tijd gevolgd) uitgevoerd met behulp van twee geavanceerde microscopen, een confocale laser-scanning microscoop (Zeiss 510 Meta CLSM) en een normale epi-fluorescentie microscoop. Beide microscopen zijn uitgerust met software die het mogelijk maakt ultrasnelle opnames in de tijd te doen. Het doel was om nieuwe inzichten te verwerven in het gedrag van eiwitten en andere intracellulaire componenten en in het uitwerken en beschrijven van biochemische prcessen in de cel.

Gebruik van de twee systemen maakte het mogelijk om processen in levende weefsels (en cellen) te volgen. Deze konden lange tijd gemeten worden in de microscopische opstelling. We hebben het systeem voornamelijk in 3 opstellingen gebruikt: 1) analyse van (micro)vasculaire processen (intravitaal microscopie), m.a.w. het gericht afleveren van stoffen in de vasculaire laag, gen therapie en weefsel ontwikkeling; 2) analyse van transport processen in neuronen, met daarin begrepen de meting van cytoskelet en vesiculaire dynamiek; 3) visualiseren van nucleaire dynamiek.

Binnen het Erasmus MC zijn de twee systemen verankerd in het zogenaamde Optical Imaging Center (OIC), waardoor de opstellingen voor iedereen bruikbaar waren (bijvoorbeeld door het instellen van een internet agenda) en er een goede supervisie was.

Voor het analyseren van processen in levend weefsel is gebruik gemaakt van een geavanceerd “dorsal skinfold window” model (naar het model ontwikkeld door Dr R.K. Jain, Harvard Medical School), wat het mogelijk maakt de kinetiek van processen in bloedvaten te bekijken (men kijkt door een glazen objectglaasje direct in het vaten stelsel van een muis of rat). Meting van de farmacodistributie en het gerichte afleveren van drugs, in tumor of anderzins aangedaan weefsel, was mogelijk. We konden ook ontwikkelings processen bestuderen in gezond vaatweefsel. hoge numerieke apertuur lenzen werden gebruikt. Doordat we zogenaamde eNOS-GFP muizen gebruikten konden we groene fluorescentie in endotheel cellen specifiek volgen.

Het Erasmus MC heeft een leidende positie verworven voor wat betreft het gebruik van diermodellen voor het bestuderen van gentherapie, tumor repons, drug delivery en vaatprocessen. Een ander speerpunt van onderzoek betreft neuronale processen met een focus op het cytoskelet en organel transport in gezonde en zieke cellen. Wij hebben een aantal muismodellen gemaakt die neuro-degeneratieve en –ontwikkelings stoornissen nabootsen en gebruiken die om cellen te isoleren voor studies met de twee systemen. Een aantal groepen hebben fluorescent gemarkeerde eiwitten gemaakt waarmee intracellulaire dynamiek bestudeerd kan worden.

Binnen het Erasmus MC is het Optical Imaging Centre (OIC; http://www.erasmusmc.nl/oic) een gecombineerde interdisciplinaire ‘task force’ toegespitst op innovatie, applicatie en onderhoud van een brede varietiet van optische imaging modaliteiten. Door de brede inzet van het OIC, worden de bestaande microscopen (4 confocals, een widefield, een tirf , 4Pi microscoop en 8 werkstations) zeer intensief gebruikt (>120 actieve gebruikers, ongeveer 5% van buiten het Erasmus MC). De gebruikers van het OIC worden getraind door organisatie van een introductie cursus (8 maal/jaar) en een intensieve half jaarlijkse cursus (“In vivo Imaging”) naast thematische symposia. De cursussen en symposia staan open voor zowel medewerkers van het Erasmus MC als deelnemers uit binnen en buitenland. Alle informatie over de microscopen, ruimtes, apparatuur beschrijving, boeking van microscopen, boeking van cursussen en contact personen is te vinden op de OIC website (http://www.erasmusmc.nl/oic) voor zowel interne als externe gebruikers. Een overzicht van het gebruik van de besproken microscoop over 2006 staat hieronder.

Afdeling Uren
Genetics 811
Neurosciences 683
Hematology 215
Surgical Oncology 178
Clinical genetics 167
Zeiss maintenance 131
Cell biology 105
OIC course 64
Pathology 5

Samenvatting van de aanvraag

The spatiotemporal analysis of processes at the cellular and molecular level in living material has experienced an enormous progress, especially with the introduction of fluorescent protein tags (e.g. GFP). 4D image analysis with GFP fusion proteins (either alone or combined with spectral variants of GFP) is an intensely pursued research avenue, since it can provide novel insight in the behavior of proteins and other molecules and in the organization of biochemical processes. 4D image-analysis in living tissues and cells demands the need of sophisticated optical sectioning and imaging devices. In the present proposal, which is a joined initiative by 12 departments within the Erasmus university Medical Center Rotterdam (EMCR), we request NWO support for the acquisition of a Perkin-Elmer Ultraview LCI confocal system (a spinning disk confocal microscope), for fast and long-term 4D imaging of living tissues and cells. The advantage of the spinning disk microscope over the standard confocal laser-scanning microscope (CLSM) is the high scanning speed and the low amount of photobleaching and phototoxicity. This makes it possible to scan fast processes in living tissues and cells, which can survive for longer periods of time. These properties make the spinning disk microscope an indispensable research system complementing the standard CLSM for biological and medical research. We envisage using the system in three major experimental set ups: 1) analysis of (micro)vascular processes in vivo by intravital microscopy, i.e. vascular targeting, gene therapy of endothelial cells, tissue and organ development, 2) the analysis of transport processes in neurons, including measurement of fast cytoskeletal processes and vesicular transport, and 3) imaging of nuclear dynamics, as well as a number of related studies as outlined below. At the EUR CLSMs are present, with which time-lapse imaging studies are performed. Acquisition of this equipment has provided the EUR with a competitive advantage over other groups and resulted already in important publications in top journals. For analysis of processes in living tissues an advanced dorsal skinfold window model has been developed both in mice and rats (according to Dr R.K. Jain, Harvard Medical School), which enables examination of the kinetics of vascular effects, pharmacodistribution, and targeting in tumor or inflamed tissue. Next to that, developmental processes in healthy tissue are studied. In this model high numerical aperture objectives are used. The introduction of an eNOS-GFP transgenic mouse, expressing GFP in endothelial cells, allows imaging of processes in, or interaction with, the endothelial lining and single endothelial cells. The EUR has acquired a leading role with respect to the use of animal models for examination of gene therapy, tumor responses, drug delivery, and vascular processes. One of the other main research themes at the EUR focuses on neuronal function in health and disease, in particular the role of cytoskeleton and organelle transport. We have generated a number of mouse model systems for neurodegenerative and neurodevelopmental disorders. In addition, several groups have generated fluorescently tagged proteins with which intracellular dynamics can be investigated. Although CLSM is highly suitable for the study of microtubule dynamics in living non-neuronal cells (see example movies, www.eur.nl/fgg/endov/NWO), we have found that similar measurements in neurons require an even more sensitive system, in combination with faster imaging. We have devised a logistic set up which enables described methodologies to be applied to one Ultraview system. Thus, all participating departments can use the equipment. Installation of the Ultraview LCI confocal system will, to our opinion, have a major impact on biomedical research at the EMCR and will emphasize the leading role of this research center at the national level in 4D image analysis. The requested equipment in this setting is unique for the Netherlands.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
91102003
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2002
2006
Onderdeel van programma:
Projectleider en penvoerder:
Dr. T.L.M. ten Hagen