|
|
In vivo application of holographic endoscopy
Tučková, Tereza ; Brzobohatý,, Oto (oponent) ; Bouchal, Petr (oponent) ; Uhlířová, Hana (vedoucí práce)
The progress in understanding of complex brain function is conditioned by the ability to optically access any chosen structure and area in the living brain with minimal tissue damage and with sub-cellular resolution, The progress in accessing deeper into the light-scattering tissue stands nowadays largely on the development of optical endoscopic probes such as microendoscopes with incorporated graded index (GRIN) lenses and fibre-optic bundles. Due to recent advancements in holographic light shaping methodology, using multimode optical fibres (MMF) as imaging elements has become promising for high resolution imaging deep in the tissue. In comparison to GRIN-based endoscopes and fibre bundles endoscopes, MMFs provide the highest ratio of image resolution and probe thickness causing minimal tissue damage. This thesis first provides an overview of the current state-of-the-art in vivo deep brain imaging technology, multi-mode fibre-based endoscopy and its principles to introduce the related technology. The main technological focus of the thesis stands on using a digital micro-mirror device (DMD) to modulate light through the MMF probes. This enables fast raster scanning of the fluorescent sample at the imaging plane of the fibre distal facet. An optical setup exploiting this principle has been built, its imaging properties carefully evaluated, and high stability reached. Its imaging abilities have been demonstrated on 2D and 3D fluorescent phantom samples. Consequently, we have developed an image post-processing procedure to enhance the detected image and reach the full diffraction-limited resolution potential. Using algorithms, one based on a regularised iterative inversion and second on regularised direct pseudo-inversion, lead to enhancement of the image contrast and resolution. Further, we used genetically modified mice to move towards ex vivo and in vivo imaging. Suitable mouse models were identified and its ex vivo brain imaging showed that the images suffer from strong background fluorescent signal from out-of-focus planes. Therefore, further work focused on technological development for light attenuation based on the confocal principle. An optical setup for confocal “pinhole” filtration has been built using a custom-made probe consisting of graded-index MMF spliced at the tip of the step-index MMF and a second DMD. The fluorescent signal collected by the GRIN-SI-MMF was filtered in the probe far field where for every scanning focal point it forms an annular ring. This ring-signal, and thus also the out-of-focus signal, was then separated using a mask on DMD2. On a set of experiments using phantom sample of fluorescent microspheres and fixed brain tissue it has been demonstrated that this confocal filtering leads to attenuation of the background signal, the signal from the out-of-focus planes thus enhancing the images contrast and resolution. This principle of confocal filtering in the holographic endoscope has been also demonstrated using a novel side-view MMF probe. This work shows a piece of a puzzle in a long-term complex development of an optimal tool for deep-tissue and high-resolution imaging. The MMF-based holographic endoscope has been advanced to routine imaging of biological tissue in range of hours with the feature of out-of-focus light attenuation. The endoscope has been tested on imaging of phantom samples as well as fixed mouse brain slices and in vivo vasculature down to depth of 5 mm.
|
|
|
Emotional transition and nonstructural changes in mouse models of autism
Nováková, Rozálie ; Kubik-Zahorodna, Agnieszka (vedoucí práce) ; Bendová, Zdeňka (oponent)
Poruchy autistického spektra jsou skupinou neurovývojových poruch, které se projevují stereotypním chováním a poruchou v sociálním chování a komunikaci. Celková etologická heterogenita zatím stále nebyla plně objasněna. Je proto žádoucí se zaměřit na experimentální výzkum, zejména s využitím animálních modelů, s jejichž pomocí lze vyvíjet léčiva či hledat cesty k plnému uzdravení. V této práci proto navrhuji novou modifikaci testu pro evaluaci přenosu emoční informace mezi myšmi, která by znatelně rozšířila množství informace o sociálním chování myší získaném behaviorálními testy. Protokol podobného testu byl již nedávno publikován, nicméně se zatím stále ještě nezařadil do baterie běžných behaviorálních testů pro myši. Výsledky potvrzují možnost měření přenosu strachu mezi myšmi, ovšem pouze během jejich přímé komunikace s pomocí etologické evaluace a nikoli následovně skrze standardizovaný test měřící úroveň úzkosti. Self-grooming, tedy péče o srst, se ukázala být jediným etologickým parametrem natolik citlivým, aby ukázal signifikantní rozdíl mezi stresovanou a kontrolní skupinou, může být proto považován za nejvhodnější parametr pro danou evaluaci. Nicméně, statistické výsledky byly značně ovlivněné vysokou variabilitou individuálního chování jednotlivých myší. Behaviorální test přenosu emoční...
|
|
|
Immune stimulation by lipid nanoparticles
Aulichová, Veronika ; Grantz Šašková, Klára (vedoucí práce) ; Pačesová, Andrea (oponent)
Lipidické nanočástice představují nejvyspělejší nevirový transportní systém pro nukleové kyseliny. Umožňují bezpečný a účinný transport nukleových kyselin do cílových buněk a jsou zcela klíčovou technologií pro RNA terapeutika. Ta představují rychle se rozvíjející oblast genetické medicíny, avšak vzhledem k povaze molekuly RNA a především její náchylnosti k degradaci nukleázami, je transportní systém naprosto zásadní pro přechod RNA terapeutik do klinické praxe. Tato práce zkoumá schopnost mRNA formulované v lipidických nanočásticích založených na ionizovatelném lipidoidu zvaným XMAN6 produkovat antigen in vivo a vyvolat tím protilátkovou odpověď. XMAN6 je lipidoid z nové třídy ionizovatelných lipidoidů na bázi adamantanu vyvinutých naším týmem. Lipidické nanočástice byly nejprve testovány in vitro za účelem analýzy jejich funkčnosti a indukce cytokinů, a poté in vivo za použití myšího modelu. Lipidické nanočástice byly aplikovány dvěma různými způsoby a v několika experimentálních modelech a jejich bezpečnost byla hodnocena analýzou celkové myší aktivity. Data ukázala, že XMAN6 je slibný lipidoid pro in vivo použití. Lipidické nanočástice, založené na XMAN6, úspěšně indukovaly protilátkovou odpověď proti antigenu kódovanému dopravenou mRNA, a to jak po intraperitoneální, tak po intramuskulární...
|
|
|
Poruchy kmenových buněk v myším modelu Diamondovy-Blackfanovy anémie
Holečková, Markéta ; Kokavec, Juraj (vedoucí práce) ; Valášek, Leoš (oponent)
Diamondova-Blackfanova anémie (DBA) je vzácné vrozené onemocnění kostní dřeně, které je charakterizováno poruchami ve vývoji erytrocytů a bývá doprovázena širokou škálou jiných defektů. Je způsobena mutací v některém z genů ribozomálních proteinů, ve čtvrtině všech případů se jedná o gen RPS19. Mechanismus vzniku patologie této nemoci není dosud přesně znám. Pro lepší porozumění vztahu genotypu a fenotypu u DBA byl vytvořen myší model s homozygotní mutací vysoce konzervovaného argininu 67 (Rps19R67Δ/R67Δ ). Myší model s touto mutací vykazuje mnoho fenotypových příznaků odpovídajících těm, kterými trpí pacienti s DBA. V této diplomové práci se zaměřujeme na charakterizaci hematopoetických a erytropoetických vlastností tohoto myšího modelu. Prokázali jsme, že myši trpí anémií a k poruchám erytropoézy dochází ve stádiu proerytroblastů. V hematopoéze jsme pozorovali změny již od stádia multipotentních progenitorů. Role proteinu p53 v patogenezi DBA je již dlouho známá. Pracovali jsme proto i s modelem Rps19R67Δ/R67Δ Trp53-/- , na kterém jsme pozorovali záchranu fenotypu. Erytropoéza ani hematopoéza nebyla u tohoto myšího modelu narušena. Pomocí transkriptomické analýzy jsme prokázali, že u Rps19R67Δ/R67Δ myší dochází ke zvýšené expresi několika genů, které jsou všechny součástí p53 signální dráhy,...
|
|
|
Vliv NEUROD1 transkripční regulace na vývoj a funkci neuronů vnitřního ucha
Merc, Veronika ; Pavlínková, Gabriela (vedoucí práce) ; Mašek, Jan (oponent)
Identifikace a pochopení funkce transkripčních faktorů zapojených v komplexní síti regulující vývoj neurosenzorických buněk vnitřního ucha je klíčovým bodem pro pochopení patofyziologie ztráty sluchu a rozvoj nových terapeutických nástrojů pro neurosenzorickou regenerační terapii a prevenci. Cílem předložené práce bylo objasnit funkci transkripčního faktoru NEUROD1 ve vývoji vnitřního ucha a senzorických neuronů. Pomocí rekombinačního systému Cre-loxP byl vytvořen unikátní myší model s tkáňově specifickou delecí Neurod1 v NEUROD1-Cre exprimujících buňkách (Neurod1ST). Ve vnitřním uchu byl Neurod1 eliminován pouze v neuronech, což umožnilo zhodnotit sekundární účinky Neurod1 delece na vývoj senzorického epitelu. Ukázali jsme, že časný vývoj vnitřního ucha ani formace statoakustického ganglia nebyla delecí Neurod1 významně ovlivněna. Primární důsledek Neurod1 delece se projevil zvýšeným odumíráním neuronů v důsledku apoptózy, což vedlo k defektům během formace spirálního ganglia a růstu kochleární inervace. Spirální a vestibulární ganglia byly u mutantů menší a na jejich rozmezí se nacházelo množství neuronů, což ukazuje na jejich narušenou migraci a segregaci. Senzorický epitel kochley byl zkrácen pravděpodobně v důsledku sníženého množství neuronů uvnitř spirálního ganglia. Rovněž jsme zaznamenali...
|
|
|
Genotype influence on development of infections caused by Trypanosomatidae in mouse
Šíma, Matyáš ; Lipoldová, Marie (vedoucí práce) ; Krulová, Magdaléna (oponent) ; Kolářová, Iva (oponent)
Parazitičtí prvoci rodu Trypanosoma a Leishmania jsou členi čeledi Trypanosomatidae. V naší práci jsme na myším modelu zkoumali vliv genotypu na infekce způsobené těmito parazity. Tato onemocnění jsou na genetické úrovni řízena lokusy kvantitativních vlastností (QTL), kdy výsledný fenotyp je řízen množinou genů s malým individuálním účinkem. Jako myší model pro mapování QTL, které kontrolují tyto infekce, jsme použili rekombinantní kongenní kmeny (RCS). Každý RCS nese jedinečnou kombinaci 12,5% genomu rodičovského kmene dárce na genetickém pozadí druhého rodičovského kmene. Pro mapování QTL kontrolujících infekce Trypanosoma brucei brucei (T. b. brucei) a Leishmania tropica (L. tropica) a infiltraci eosinofilů do inguinálních uzlin po infekci Leishmania major (L. major) jsme použili RCS z řady CcS/Dem, kde STS je kmen dárce a BALB/cHeA je kmen genetického pozadí. Nejprve bylo nutné najít pro mapování vhodné modelové kmeny. Ve všech třech studiích jsme zvolili RCS, který překročil rozsah monitorovaných parametrů fenotypu ve srovnání s jinými testovanými RCS i rodičovskými kmeny. Myši RCS CcS-11 vykazovaly kratší přežití po infekci T. b. brucei a myši kmene CcS-9 vykazovaly vyšší infiltraci eosinofilů po infekci L. major. Pro analýzu genetické kontroly vnímavosti k L. tropica jsme vybrali samice kmene CcS-16,...
|
|
|
Generation and analysis of mutant mouse model to study roles of KLKs in cutaneous inflammation
Eliáš, Jan ; Kašpárek, Petr (vedoucí práce) ; Drbal, Karel (oponent)
Kallikreinové peptidázy (KLKs) jsou podskupinou serinových proteáz se zásadní důležitostí pro řadu funkcí, jejichž dysregulace přispívá k řadě patologických fenotypů. Nethertonův syndrom zaujímá mezi těmito patologiemi zásadní postavení, jelikož deregulace kallikreinových proteáz hraje klíčovou roli, především KLK5, KLK7 a do menší miry také KLK14. V případě této patologie je narušen gen hlavního regulačního proteinu těchto proteáz v kůži, kterým je SPINK5. To vede k nekontrolované hyprreaktivitě těchto proteáz a následnému narušení epidermální bariéry díky nadměrné epidermální deskvamaci a vážnému zánětu kůže. Zánětlivé mechanismy Nethertonova syndromu jsou v tuto chvíli relativně málo objasněné a panuje přesvědčení, že hlavní roli hraje zpracování imunitních molekul pomocí těchto proteáz a dysregulace kožního mikrobiomu. TNFα signalizace hraje klíčovou roli v imunitní odpovědi proti mikrobům a chronické kožní záněty mohou vest k závažným zdravotním stavům, ve kterých je TNFα důležitým komponentem. Abychom adresovali vliv TNFα signalizace v kontextu kallikreinových proteáz a Nethertonova syndromu, tak jsme vytvořili myší model, ve kterém je narušen gen Tnfr1 kódující protein receptor TNFR1 na pozadí již vytvořených modelů Nethertonova syndromu. Úspěšně jsme vytvořili Tnfr1-/- myší model a následně...
|
|
|
Genotype influence on development of infections caused by Trypanosomatidae in mouse
Šíma, Matyáš
Parazitičtí prvoci rodu Trypanosoma a Leishmania jsou členi čeledi Trypanosomatidae. V naší práci jsme na myším modelu zkoumali vliv genotypu na infekce způsobené těmito parazity. Tato onemocnění jsou na genetické úrovni řízena lokusy kvantitativních vlastností (QTL), kdy výsledný fenotyp je řízen množinou genů s malým individuálním účinkem. Jako myší model pro mapování QTL, které kontrolují tyto infekce, jsme použili rekombinantní kongenní kmeny (RCS). Každý RCS nese jedinečnou kombinaci 12,5% genomu rodičovského kmene dárce na genetickém pozadí druhého rodičovského kmene. Pro mapování QTL kontrolujících infekce Trypanosoma brucei brucei (T. b. brucei) a Leishmania tropica (L. tropica) a infiltraci eosinofilů do inguinálních uzlin po infekci Leishmania major (L. major) jsme použili RCS z řady CcS/Dem, kde STS je kmen dárce a BALB/cHeA je kmen genetického pozadí. Nejprve bylo nutné najít pro mapování vhodné modelové kmeny. Ve všech třech studiích jsme zvolili RCS, který překročil rozsah monitorovaných parametrů fenotypu ve srovnání s jinými testovanými RCS i rodičovskými kmeny. Myši RCS CcS-11 vykazovaly kratší přežití po infekci T. b. brucei a myši kmene CcS-9 vykazovaly vyšší infiltraci eosinofilů po infekci L. major. Pro analýzu genetické kontroly vnímavosti k L. tropica jsme vybrali samice kmene CcS-16,...
|
|
|
Vliv ISL1 na vývoj neurosenzorických buněk vnitřního ucha
Vochyánová, Simona ; Pavlínková, Gabriela (vedoucí práce) ; Machoň, Ondřej (oponent)
Identifikace genů, které jsou nezbytné pro vývoj neurosenzorických buněk vnitřního ucha, je důležitým krokem pro pochopení patofyziologie ztráty sluchu. Cílem této práce bylo objasnit roli LIM-homeodoménového transkripčního faktoru ISL1 ve vývoji neurosenzorických buněk vnitřního ucha. Pomocí Cre-loxP rekombinační strategie byl vytvořen myší model s tkáňově specifickou delecí Isl1 v NEUROD1-Cre exprimujících buňkách (Isl1 CKO). Zjistili jsme, že časný vývoj vnitřního ucha nebyl ovlivněn delecí Isl1. Zásadní změny jsme zjistili ve vývoji kochley, zejména ve vývoji spirálního ganglia u Isl1 CKO v porovnání s kontrolními embryi. Od embryonálního dne E14,5 jsme detekovali defekty v migraci neuronů, formaci spirálního ganglia a růstu inervace v Isl1 CKO. Zaznamenali jsme také zvýšené odumírání spirálních neuronů v důsledku apoptózy. Kochleární senzorický epitel byl zkrácen o 20 % v důsledku nižší proliferační aktivity senzorických prekurzorů. Z dosažených výsledků vyplývá, že ISL1 je nezbytný pro formaci spirálního ganglia a inervaci Cortiho orgánu. Klíčová slova: vnitřní ucho, transkripční faktor ISL1, neurony, Cre-loxP systém, myší model
|
|
|
Vývoj a funkce endokrinních buněk pankreatu
Hamplová, Adéla ; Pavlínková, Gabriela (vedoucí práce) ; Berková, Zuzana (oponent)
Onemocnění Diabetes mellitus postihuje téměř 300 miliónů lidí na světě. K rozvoji diabetu dochází dysfunkcí nebo snížením počtu inzulín produkujících β-buněk, které jsou součástí endokrinního pankreatu. Z toho důvodu je důležité pochopení vývoje a funkce endokrinních buněk pankreatu. Práce vychází z hypotézy, že transkripční faktor NEUROD1 je klíčový faktor pro vývoj pankreatu a pro následné udržení funkce endokrinní tkáně. Pro studium role tohoto transkripčního faktoru ve vývoji a funkci pankreatu byl pomocí Cre- loxP systému vytvořen myší model s tkáňově specifickou delecí Neurod1 v Isl1 pozitivních buňkách (Neurod1CKO). Imunohistochemické analýzy na pankreatech v embryonálním dni 17,5 a postnatálním dni 0 potvrdily nepostradatelnost NEUROD1 pro správný vývoj, organizaci endokrinní tkáně a celkové množství endokrinních buněk pankreatu. Pro lepší porozumění molekulárních změn byly provedeny quantitativní PCR analýzy genové exprese ve věku embryonálního dne 14,5 a postnatálního dne 1. Pro studium změn exprese byly vybrány geny důležité pro vývoj a funkci pankreatu. Tyto analýzy ukázaly změny v expresi genů sloužících jako markery endokrinního pankreatu (Pdx1, Neurog3, Pax6), genů hormonů produkujících endokrinními buňkami (Inzulín 1, Inzulín 2, Glukagon), genů důležitých pro diferenciaci...
|
host ::
RSS.