3 projects available in 2011:
Project 1: Functional characterisation of the ciliary body and choroid plexus.
Overall research title: Elucidation of the molecular pathology of primary open angle glaucoma
Place: The Netherlands Institute for Neuroscience (NIN), Amsterdam
Department: Molecular Ophthalmo-Genetics
Background: Primary open angle glaucoma (POAG) is the most common type of glaucoma. Glaucoma is marked by optic nerve damage and irreversible blindness. The etiology is complex, but an elevated intra-ocular pressure (IOP) is frequently associated with POAG. Several recent reports suggested, however, that not only the IOP is implicated in glaucoma related optic nerve damage, but that also the intracranial pressure (ICP) in the brain plays a role.
Possibly, it is the net pressure of the IOP and ICP on the optic nerve heead that could eventually result in damage of retinal ganglion cells. Both the IOP and the ICP pressure is the net resultant of the the production and outflow of fluid: Aqueous humor (AH) in the eye and cerebrospinal fluid (CSF) in the brain. In the eye, the ciliary body (CB) is responsible for AH production while, in the brain, the choroid plexus (CP) produces the CSF.
To determine the molecular machinery and functional properties of the both the CB and CP of healthy human donor and mice eyes, microarray studies were carried out. Analysis of the gene expression profiles resulted in the idenfication of several interesting molecular pathways. These pathways could play a role in the fluid production and in diseases associated with disturbed intraocular and intracranial pressures, like glaucoma. A list of interesting genes, suspect to play a role in fluid regulation and disease, was conducted out of these molecular networks.
Aim: We want to further analyze key genes and molecular pathways of the CB and CP . First we want to confirm the microarray data for the presence of the genes with semi-quantitative PCR. Furthermore, we want to study the presence and localisation of selected proteins in the CP and the CB epithelium by immunohistochemistry.
Methods: Construction of specific primers and semi-quantitative PCR. Construction of antibodies and immunohistochemistry, mainly immunofluorescence.
Duration: 3-6 months
Daily coach: S.F.Janssen
tel: 020-5665496
email: s.janssen@nin.knaw.nl
Senior tutor: Prof. dr. A.A.B. Bergen
tel: 020-5664592
email: a.bergen@nin.knaw.nl
Additional info: www.nin.knaw.nl/research_groups/bergen_group
Project 2: Gene expression profile of the choroid plexus of the human and mouse brain
Place: The Netherlands Institute for Neuroscience (NIN), Amsterdam
Department: Molecular Ophthalmo-Genetics
Research title: Elucidation of the molecular pathology of primary open angle glaucoma
Background: Primary open angle glaucoma (POAG) is the most common type of glaucoma. Glaucoma is marked by optic nerve damage and irreversible blindness. The etiology is complex, but an elevated intra-ocular pressure (IOP) is frequently associated with POAG. It is believed that an increased IOP push on the optic nerve results in damage of the retinal ganglion cells. But there is probably ‘another side’. A number of recent reports suggest that the pressure on the optic nerve is actually an equilibrium between the IOP and the pressure in the subarachnoid space outside on the eye, determined by the intracranial pressure (ICP). Disbalance in both the IOP and ICP could harm the optic nerve head and ganglion cells and therefore play a role in glaucoma. The ICP is build up by the equilibrium between the production of the cerebrospinal fluid (CSF) in the choroid plexus (CP) and the outflow of the CSF in the subarachnoid space into the venous blood system. We start to investigate the production side, the choroid plexus. The choroid plexus consists of one layer of cuboidal epithelial cells, bound to
each other with tight junctions (blood-brain barrier). The CP epithelium is found in the lateral, third and fourth ventricles of the brain.
Aim: We are interested in the molecular machinery and function of the choroid plexus. We hypothesize that there is a changed gene expression profile in the choroid plexus of subjects with glaucoma, since they have, apparantly, a disturbed intracranial pressure. This results in different CSF production which influences the net pressure
on the optic nerve. As a first step to investigate this hypothesis in depth, we need to analyse the gene expression profile of the CP in healthy brains. We already started to investigate the gene expression profile of human healthy CP. The aim of this student project is to investigate the cellular gene expression profile of the choroid plexus epithelium in healthy mice brain. Comparison between human and mice will give us more insight in the functional
differences between these species. Furthermore, mouse models provide tools to investigate and manipulate the molecular processes in the choroid plexus of affected mice.
Methods: laser dissection microscopy, RNA isolation and amplification,
RNA labeling, in situ hybridization with microarray, immunofluorescence and
histology, Q-PCR.
Bio-infomatics: eg software R and Ingenuity
Duration: preferable minimal 6 months
Daily coach: S.F.Janssen
tel: 020-5665496
email: s.janssen@nin.knaw.nl
Senior tutor: Prof. dr. A.A.B. Bergen
tel: 020-5664592
email: a.bergen@nin.knaw.nl
Additional info: www.nin.knaw.nl/research_groups/bergen_group
Project 3: Verband tussen AMD en verkalking van Bruch’s membraan
Informatie: Theo Gorgels: t.gorgels@nin.knaw.nl
Introductie:
Leeftijdsgebonden macula degeneratie (AMD) is een ouderdomsziekte waarbij het gezichtvermogen van het centrale deel van het netvlies achteruitgaat. De ziekte ontstaat in de buitenste lagen van het netvlies en in de membraan van Bruch. Bruchs membraan (BM) is een dunne laag bindweefsel die ligt tussen het netvlies en het vaatvlies van het oog. Qua opbouw en samenstelling lijkt Bruchs membraan sterk op de wand van een arterieel bloedvat. Van bloedvaten is bekend dat ze tijdens veroudering kunnen verkalken. In Bruchs membraan treedt ook calcificatie op tijdens veroudering en er zijn aanwijzigingen dat dit nadelige gevolgen heeft voor de functie van het netvlies: Spraul et al (1999) vond een verband tussen BM calcificatie en AMD, met name de “natte vorm”, waarbij nieuwe bloedvaten door Bruchs membraan heen groeien. Versnelde calcificatie zoals optreedt bij de erfelijke ziekte Pseudoxanthoma elasticum (PXE) gaat gepaard met breuken in Bruch’s membraan, vaatnieuwvorming en bloedingen en leidt uiteindelijk tot verlies van visus. Deze gegevens suggereren dat BM calcificatie bijdraagt aan oogpathologie. Een grondige analyse hiervan heeft echter nog niet plaatsgevonden.
Vraagstelling en doel:
Is er een verband tussen BM calcificatie en oogpathologie? Zo ja, wat is het mechanisme?
Dit onderzoek dient uit te wijzen of BM calcificatie een belangrijke factor is in het ontstaan en verloop van AMD en of het daarom als target van preventie en therapie aangewezen moet worden. De resultaten zijn van belang voor veroudering van het netvlies, met name voor patiënten met AMD en met PXE.
Studieopzet:
Voor deze studie hebben we de beschikking over een breed scala aan humane donorogen in de volgende categoriën: “Jong, gezond”, “Oud, gezond”, “Oud, met voorstadium van AMD”, “Oud met AMD”, en “Oud met PXE’.
Vriescoupes worden gesneden van de macula van deze ogen voor de volgende twee deelonderzoeken:.
1. Verband tussen BM calcificatie en AMD?
In histochemische kleuringen (o.a. von Kossa kleuring voor calcificatie) wordt aantal en lengte van BM calcificaties gemeten en gecorreleerd aan de pathologie (AMD diagnose, microscopisch waarneembare afwijkingen zoals drusen).
2. Wat is het mechanisme?
- Leidt calcificatie tot lokale ontstekingsreactie?
- Leidt calcificatie tot ingroei van nieuwe bloedvaten?
- Welke rol spelen calcificatie remmers (o.a. Matrix Gla eiwit, MGP) bij de verkalking?
Dit onderzoeken we door de expressie van relevante genen te bepalen in de donor ogen, zowel op RNA (quantitatieve PCR) als op eiwit niveau (immunohistochemie). Het gaat hier om ontstekingseiwitten (b.v. complement factoren), eiwitten voor vaatgroei (b.v. VEGF) en eiwitten die calcificatie reguleren (MGP).
Voor RNA isolatie uit het RPE gebruiken we Laser Capture Microscopie: Met een microscoop uitgerust met een laser snijden we de RPE laag uit de vriescoupes en isoleren vervolgens het RNA uit de uitgesneden RPE cellen.
Te gebruiken technieken: Licht microscopie, Laser capture microscopie, Quantitatieve PCR, immunohistochemie.