Náplní projektu NEURORECON je vytvoření a rozvoj excelentního výzkumného týmu pod vedením předního zahraničního vědce, prof. Jamese Fawcetta (University of Cambridge), který se bude zabývat výzkumem v oblasti léčebných metod nervového systému. Projekt navazuje na dosavadní výzkumné aktivity Ústavu experimentální medicíny AV ČR, v.v.i. (ÚEM) a v souvislosti s jeho realizací dojde k posílení kvality výzkumu na mezinárodní úrovni, pořízení chybějící výzkumné infrastruktury a prohloubení mezinárodní spolupráce ÚEM.
Projekt je financován z Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání (OP VVV), který je víceletým tematickým programem v gesci Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, v jehož rámci je možné v programovém období 2014–2020 čerpat finanční prostředky z evropských strukturálních a investičních fondů (ESIF).
Výzkumný tým projektu je složený z výzkumných pracovníků ÚEM a částečně z nově přijatých zaměstnanců. V čele týmu stojí přední zahraniční vědec prof. J. Fawcett, který působí zároveň na University of Cambridge, Department of Clinical Neurosciences. V současné době o postupu prací a strategických otázkách rozhoduje řídící výbor projektu (J. Fawcett, J. Kwok, P. Jendelová, L. Machová) a externí poradní tým.
Prof. Fawcett připravil strategický směr projektu, orientovaného na základní neurovědní výzkum, směřující k využití výsledků v medicíně, v léčbě závažných onemocnění a poranění centrální nervové soustavy. Hlavním cílem je zvýšit regeneraci axonů a plasticitu nervové tkáně a to jednak pomocí genetické a enzymatické manipulace extracelulární matrix, popř. změnou exprese endogenních molekul nezbytných pro dopravu stavebních molekul a růst axonu. Na základě interního projednání řídícím výborem byly specifikovány postupy a metody výzkumu. Výzkumná agenda je rozdělena do osmi pracovních balíčků (dílčích výzkumných projektů) s příslušnými milníky a výstupy.
Zástupce vedoucího:
doc. RNDr. Pavla Jendelová, Ph.D.
E-mail: pavla.jendelova@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 828
Vědečtí pracovníci:
Mgr. Slaven Erceg, Ph.D.
Ing. Milada Chudíčková, Ph.D.
Mgr. Kristýna Kárová, Ph.D.
Dr. Jessica Kwok, Ph.D.
MUDr. Lucia Urdzíková-Machová, Ph.D.
RNDr. Jiří Růžička, Ph.D.
Mgr. Jana Svobodová Burianová, Ph.D.
Postgraduální studenti:
Mgr. Anda Cimpean
Mgr. Noelia Martinez-Varea
Mgr. Barbora Smejkalová
Mgr. Kateřina Štěpánková
Mgr. Ingrid Vargová
Ing Michaela Petrovičová
Pregraduální studenti:
Tereza Špundová
Lenka Gmiterková
Techničtí pracovníci:
RNDr. Lucie Svobodová, Ph.D.
Karel Třešňák
2020
-
prezentace výsledků na konferenci VIBes in Biosciences 2020, Belgie
2019
-
přednáška prof. Mark H. Tuszynski, M.D., Ph.D. (Director, Center for Neural Repair, Department of Neurosciences, University of California - San Diego) - Neural Stem Cells for Spinal Cord Injury
-
přednáška prof. Martin E. Schwab (Institute for Regenerative Medicine, University of Zurich and Dept. of Health Sciences and Technology, ETH Zurich) - Neurobiological mechanisms of functional recovery after spinal cord injury or stroke; from the lab bench to the clinic with a neurite growth enhancing therapy
-
prezentace výsledků projektu na konferenci TERMIS European Chapter Meeting 2019, Řecko
-
prezentace výsledků na konferenci XIV. European Meeting on Glial Cells in Health and Diseases, Portugalsko
-
studijní pobyt člena realizačního týmu na University of Leeds, Velká Británie - studie vlivu rozrušení ECM v míšní lézi na regeneraci míšní tkáně
-
přednáška prof. Catherina G. Becker, FRSB (Centre for Discovery Brain Sciences, The University of Edinburgh) - The immune systems controls successful spinal cord repair in zebrafish
-
prezentace výsledků na konferenci SFN Neuroscience 2019 Chicago,USA
2018
-
přednáška Dr. Elisabeth Bradbury (King's College London) - Restoring function after spinal cord injury: targeting glial scar matrix and endogenous repair processes
-
přednáška Dr. Kristiana Franzeho (Department of Physiology, Development and Neuroscience University of Cambridge) - The mechanical regulation of neuronal development and regeneration
-
přednáška prof. Joosta Verhaagena (Netherlands Institute for Neuroscience) - Neuronal regeneration: from gene networks to gene therapy
-
přednáška prof. Britty Eickholt (Charité – Universitätsmedizin Berlin) – Injury induced drebrin controls astrogliosis and scar formation by regulating tubular endosomes and adhesion responses
-
Mgr. Neumannová se zúčastnila 3-denního workshopu na téma Aplikace virových vektorů do míšních ganglií v Netherlands Institute for Neuroscience, Amsterdam
-
tříměsíční pracovní stáž Mgr. Hahnové v laboratoři Joao Relvase, Institute for Molecular and Cell Biology, University of Porto
-
Konference Controlling neuronal plasticity - developmental disorders and repair ve Vile Lanna, Praha
2017
-
konference Regeneration, Plasticity, Protection (prof. James Fawcett)
-
dvoudenní workshop odborníků z JOHN VAN GEEST CENTRE FOR BRAIN REPAIR, které spadá pod oddělení klinických neurověd na Universitě v Cambridge
-
DRG INJECTION WORKSHOP (Dr. Menghon Cheah)
-
Perineuronal net treatments for memory loss (Dr. Sujeong Yang)
-
školící workshop na téma izolace DRG in situ v oblasti krční a bederní páteře doprovázená praktickými ukázkami, jak otevřít správné obratle a identifikovat odpovídající dorzální ganglia
-
navázána spolupráce s Dr. Vincenzem de Paola z Imperial College v Londýně (in vivo zobrazování organotypických řezů) a Dr. Diegem Perettim z Univerzity v Cambridge (model hibernace)
-
tříměsíční pracovní stáž Dr. Růžičky na pracovišti Dr. Vincenza di Paola
-
přednáška prof. Toshitaka Oohashi - The Hyaluronan and Proteoglycan Link Proteins: Organizers of the Brain ECM and Key Molecules for Neuronal Function and Plasticity
-
pracovní stáž Mgr. Dubišové na Univerzitě v Cambridge
-
účast členů projektu na kongresu tkáňového inženýrství a regenerativní medicíny TERMIS EU 2017 ve Švýcarsku, organizace symposia „New trends in CNS repair“ v rámci kongresu, tři přednášky a dvě plakátová sdělení
-
navázána spolupráce se skupinou Dr. Andrase Lakatose z Cambridge, přednáška na téma: Regulatory networks controlling protective and detrimental astrocyte phenotypes in injury and ALS.
-
v průběhu roku bylo postupně vybudováno pracoviště Centra a pořízeno investiční vybavení včetně Lightsheet mikroskopu
Role perineurálních sítí v uchovávání paměti
Perineuronální sítě (PNN) hrají klíčovou roli při zrání a plasticitě neuronů a synapsí. PNN mají vliv na formování, udržení a vyhasínání paměti u různých zvířecích modelů. Podle nedávno publikované studie, oka a dutiny v PNN obsahují synapse a mohou tedy fungovat jako paměťové úložiště, které je stabilní i při stavech, během kterých dochází k retrakci synapsí (jako je anoxie nebo hibernace). Tuto teorii jsme studovali na myších, uvedených do stavu připomínající hibernaci, při které dochází k retrakci synapcí a současně jsme sledovali prostorovou paměť těchto zvířat před a po hibernaci. Použili jsme normální zvířata a zvířata, která měla v oblasti hipokampu absenci sítí, způsobenou buď rozštěpením (enzymem chondroitinázou ABC) nebo geneticky odstraněným agrekanem, který je významnou součástí PNN. V našem modelu způsobila retrakce synapsí během hibernace deficit paměti, ale ne až na úroveň naivních zvířat. Obě skupiny s enzymaticky štěpenými sítěmi (hibernující i nehibernující) měly v hipokampu v době hibernace i po ní změny na úrovni synaptických proteinů, lokalizovaných na parvalbuminových neuronech, což se projevilo v rychlejším opětovném učení v Morrisově vodním bludišti, oproti myším, které měly v době hibernace a retrakce synapsí zachované PNN. Deficit paměti se aplikací chondroitinázy nezměnil, zatímco dlouhodobá absence PNN ve skupině agrekanových knockoutů vedla k částečnému zachování paměti, avšak nedošlo ke zlepšení v opětovném učení úkolu ve vodním bludišti.
Popis obrázku: K vyšetřování počtu aktivních synapsí v oblasti CA1 před, bezprostředně a 24 hodin po hibernaci, byla použita elektronová mikroskopie se zaostřeným iontovým paprskem. Hodnotili jsme počet aktivních synapsí ve 37°C před a po ochlazení (16-18°C ) (A). Pro analýzu byly vzaty pouze plně aktivní synapse, které se nově objevily na analyzovaném řezu (A1, detail A2). Jak myši s intaktními, tak s enzymaticky rozštěpenými perineurálními sítěmi, měly významně snížený počet synapsí bezprostředně po hibernaci, které se obnovily o 24 hodin později. U zvířat ošetřených chondroitinázou se však počet synapsí vrátil pouze na úroveň kontrolních zvířat, ale ne na jejich vlastní počáteční hodnoty. Rovněž množství presynaptického markeru Bassoon na parvalbumin pozitivních neuronech se během hibernace přechodně snížilo a po 24h vrátilo zpět. HLS – stav pripomínající hibernaci, CHABC chondroitináza, AGGKO agrekanový knockout.
Redukce perineurálních sítí inhibitorem hyaluronan syntázy zlepšuje rozpoznávací paměť u myší
Hyaluronan (HA) je základní molekula extracelulární matrix v centrálním nervovém systému, která tvoří perineuronální sítě (PNN) obklopující subpopulace neuronů. PNN kontrolují synaptickou stabilizaci jak během vývoje, tak v dospělém mozku a narušení PNN ukázalo reaktivaci nervové plasticity. Zkoumali jsme možnost prodloužení paměti snížením tvorby PNN pomocí inhibitoru syntézy HA. Dospělé myši byly krmeny krmivem obsahujícím 5% inhibitoru syntézy HA po dobu 6 měsíců. Tato aplikace snížila hladinu glykosaminoglykanů v mozku na 72% ve srovnání s kontrolami. Paměť byla testována pomocí testu rozpoznávání nových objektů (NOR) a testu spontánní alternace (SA). Testy NOR byly provedeny ve 2, 3, 6 a 7 měsících se zpožděním 3h a 24h po expozici předmětům. Významné zlepšení skóre NOR bylo zjištěno u zvířat léčených 4-MU po 3 a 6 měsících po 24hodinovém zpoždění ve srovnání s kontrolní skupinou. Jeden měsíc po ukončení léčby však účinek inhibitoru syntézy HA na zvýšení paměti nepřetrvával. Imunohistochemie potvrdila snížení PNN nižší intenzitou barvení Wisteria floribunda kolem neuronů. Kromě toho byla po 6 měsících léčby inhibitorem syntézy HA pozorována kolem dendritů v hipokampu kratší a menší arborizace agrekanových sítí.
Popis obrázku: Reprezentativní imunofluorescenční barvení WFA v oblasti hipokampu CA1-CA3 v kontrolní skupině, skupině ošetřené po dobu 6 měsíců inhibitorem syntézy HA a po 1 měsíci vymývání. (B) Intenzita barvení WFA a celkový počet buněk pozitivních na WFA v oblasti hipokampu. Významný pokles barvení intenzity WFA byl zjištěn po 6 měsících podávání inhibitoru syntézy HA a přetrvával po 1 měsíci vymývání ve srovnání s kontrolou. WOE - vymývací efekt. Měřítko: 50 um.
-
Koseki H, Donegá M, Lam BY, Petrova V, van Erp S, Yeo GS, Kwok JC, Ffrench-Constant C, Eva R, Fawcett JW. (2017) Selective Rab11 transport and the intrinsic regenerative ability of CNS axons. Elife. 6, e26956. doi: 10.7554/eLife.26956.
-
Lukovic D, Diez Lloret A, Stojkovic P, Rodríguez-Martínez D, Perez Arago MA, Rodriguez-Jimenez FJ, González-Rodríguez P, López-Barneo J, Sykova E, Jendelova P, Kostic J, Moreno-Manzano V, Stojkovic M, Bhattacharya SS, Erceg S. Highly Efficient Neural Conversion of Human Pluripotent Stem Cells in Adherent and Animal-Free Conditions. Stem Cells Transl Med. 2017 Apr;6(4):1217-1226. doi: 10.1002/sctm.16-0371. Epub 2017 Feb 18.
-
Ruzicka J, Machova-Urdzikova L, Gillick J, Amemori T, Romanyuk N, Karova K, Zaviskova K, Dubisova J, Kubinova S, Murali R, Sykova E, Jhanwar-Uniyal M, Jendelova P. A Comparative Study of Three Different Types of Stem Cells for Treatment of Rat Spinal Cord Injury. Cell Transplant. 2017 Apr 13;26(4):585-603. doi: 10.3727/096368916X693671. Epub 2016 Nov 2. PubMed PMID: 27938489.
-
Kočí Z, Výborný K, Dubišová J, Vacková I, Jäger A, Lunov O, Jiráková K, Kubinová Š. Extracellular Matrix Hydrogel Derived from Human Umbilical Cord as a Scaffold for Neural Tissue Repair and Its Comparison with Extracellular Matrix from Porcine Tissues. Tissue Eng Part C Methods. 2017 Jun;23(6):333-345. doi: 10.1089/ten.TEC.2017.0089
-
Krupa P, Vackova I, Ruzicka J, Zaviskova K, Dubisova J, Koci Z, Turnovcova K, Urdzikova LM, Kubinova S, Rehak S, Jendelova P. The Effect of Human Mesenchymal Stem Cells Derived from Wharton's Jelly in Spinal Cord Injury Treatment Is Dose-Dependent and Can Be Facilitated by Repeated Application. Int J Mol Sci. 2018 May 17;19(5). pii: E1503. doi: 10.3390/ijms19051503.
-
Fawcett JW. The Paper that Restarted Modern Central Nervous System Axon Regeneration Research. Trends Neurosci. 2018 May;41(5):239-242. doi:10.1016/j.tins.2018.02.012.
-
Irvine SF, Kwok JCF. Perineuronal Nets in Spinal Motoneurones: Chondroitin Sulphate Proteoglycan around Alpha Motoneurones. Int J Mol Sci. 2018 Apr 12;19(4). pii: E1172. doi: 10.3390/ijms19041172.
-
Aggrecan directs extracellular matrix mediated neuronal plasticity. Daire Rowlands, Kristian K. Lensjø, Tovy Dinh, Sujeong Yang, Melissa R. Andrews, Torkel Hafting, Marianne Fyhn, James W. Fawcett and Gunnar Dick. JOURNAL OF NEUROSCIENCE, 10.1523/JNEUROSCI.1122-18.2018, 03.10.2018
-
Karova K, Wainwright, J. V. Machova-Urdzikova L, Pisal RV, Schmidt M, Jendelova P, Jhanwar-Uniyal, M.Transplantation of neural precursors generated from spinal progenitor cells reduces inflammation in spinal cord injury via NF-B pathway inhibition. JOURNAL OF NEUROINFLAMMATION, 10.1186/s12974-019-1394-7, JAN 17 2019
-
Řehořová M, Vargová I, Forostyak S, Vacková I, Turnovcová K, Kupcová Skalníková H, Vodička P, Kubinová Š, Syková E, Jendelová P. A Combination of Intrathecal and Intramuscular Application of Human Mesenchymal Stem Cells Partly Reduces the Activation of Necroptosis in the Spinal Cord of SOD1(G93A) Rats. Stem Cells Transl Med. 2019 Feb 25. doi: 10.1002/sctm.18-0223. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 30802001.
-
Duncan J, Foster R, Kwok JCF (2019) The Potential of Memory Enhancement through Perineuronal Net Modulation. Br J Pharmacol SEP 2019 DOI: 10.1111/bph.14672
-
Fawcett JW, Oohashi T, Pizzorusso T. The roles of perineuronal nets and the perinodal extracellular matrix in neuronal function. NATURE REVIEWS NEUROSCIENCE DOI: 10.1038/s41583-019-0196-3 AUG 2019
-
Vyborny K, Vallova J, Koci Z, Kekulova K, Jirakova K, Jendelova P, Hodan J, Kubinova S. Genipin and EDC crosslinking of extracellular matrix hydrogel derived from human umbilical cord for neural tissue repair. SCIENTIFIC REPORTS. DOI: 10.1038/s41598-019-47059-x. JUL 23 2019
-
Chudickova M, Vackova I, Urdzikova LM, Jancova P, Kekulova K, Rehorova M, Turnovcova K, Jendelova P, Kubinova S. The Effect of Wharton Jelly-Derived Mesenchymal Stromal Cells and Their Conditioned Media in the Treatment of a Rat Spinal Cord Injury. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES Doi:10.3390/ijms20184516 SEP 2 2019
-
Van't Spijker HM, Rowlands D, Rossier J, Haenzi B, Fawcett JW, Kwok JCF. Neuronal Pentraxin 2 Binds PNNs and Enhances PNN Formation. Neural Plast. 2019 Oct 20;2019:6804575. doi: 10.1155/2019/6804575. eCollection 2019. PubMed PMID: 31772567; PubMed Central PMCID: PMC6854953.
-
Neumannova K, Machova-Urdzikova L, Kwok JCF, Fawcett JW, Jendelova P. Adaptation of tape removal test for measurement of sensitivity in perineal area of rat. Exp Neurol. 2020 Feb;324:113097. doi: 10.1016/j.expneurol.2019.113097. Epub 2019 Nov 9. PubMed PMID: 31707082.
-
Rodriguez-Jimenez FJ, Clemente E, Moreno-Manzano V, Erceg S. Organized Neurogenic-Niche-Like Pinwheel Structures Discovered in Spinal Cord Tissue-Derived Neurospheres. Front Cell Dev Biol. 2019 Dec 20;7:334. doi: 10.3389/fcell.2019.00334. eCollection 2019. PubMed PMID: 31921846; PubMed Central PMCID: PMC6932972.
-
Svobodova B, Kloudova A, Ruzicka J, Kajtmanova L, Navratil L, Sedlacek R, Suchy T, Jhanwar-Uniyal M, Jendelova P, Urdzikova LM. ]The effect of 808 nm and 905 nm wavelength light on recovery after spinal cord injury. SCIENTIFIC REPORTS DOI: 10.1038/s41598-019-44141-2 MAY 21 2019
-
Burianová JS, Syka J. Postnatal exposure to an acoustically enriched environment alters the morphology of neurons in the adult rat auditory systém. BRAIN STRUCTURE & FUNCTIONDOI: 10.1007/s00429-020-02104-8 JUN 2020
-
Nieuwenhuis, B., A.C. Barber, R.S. Evans, C.S. Pearson, J. Fuchs, A.R. MacQueen, S. van Erp, B. Haenzi, L.A. Hulshof, A. Osborne, R. Conceicao, T.Z. Khatib, S.S. Deshpande, J. Cave, C. Ffrench-Constant, P.D. Smith, K. Okkenhaug, B.J. Eickholt, K.R. Martin, J.W. Fawcett, and R. Eva. 2020. PI 3-kinase delta enhances axonal PIP3 to support axon regeneration in the adult CNS. EMBO Mol Med:e11674.
-
Nieuwenhuis, B., B. Haenzi, S. Hilton, A. Carnicer-Lombarte, B. Hobo, J. Verhaagen, and J.W. Fawcett. 2020. Optimization of adeno-associated viral vector-mediated transduction of the corticospinal tract: comparison of four promoters. Gene Ther. 10.1038/s41434-020-0169-
-
Warren, P.M., M.R. Andrews, M. Smith, K. Bartus, E.J. Bradbury, J. Verhaagen, J.W. Fawcett, and J.C.F. Kwok. 2020. Secretion of a mammalian chondroitinase ABC aids glial integration at PNS/CNS boundaries. Sci Rep. 10:11262.
-
Balogova Z, Popelar J, Chiumenti F, T, Burianova JS, Rybalko N, Syka J, Age-Related Differences in Hearing Function and Cochlear Morphology between Male and Female Fischer 344 Rats. FRONTIERS IN AGING NEUROSCIENCE DOI:10.3389/fnagi.2017.00428 JAN 4 2018
-
Forostyak S, Forostyak O, Kwok JCF, Romanyuk N, Rehorova M, Kriska J, Dayanithi G, Raha-Chowdhury R, Jendelova P, Anderova M, Fawcett JW, Sykova E. Transplantation of Neural Precursors Derived from Induced Pluripotent Cells Preserve Perineuronal Nets and Stimulate Neural Plasticity in ALS Rats. Int Mol Sci. 2020 Dec 16;21(24):9593. doi: 10.3390/ijms21249593. PMID: 33339362; PMCID: PMC7766921.
-
Krupa P, Stepankova K, Kwok JC, Fawcett JW, Cimermanova V, Jendelova P, Machova Urdzikova L. New Model of Ventral Spinal Cord Lesion Induced by Balloon Compression in Rats. Biomedicines. 2020 Nov 5;8(11):477. doi: 10.3390/biomedicines8110477. PMID: 33167447; PMCID: PMC7694490.
-
Petrova V, Pearson CS, Ching J, Tribble JR, Solano AG, Yang Y, Love FM, Watt RJ, Osborne A, Reid E, Williams PA, Martin KR, Geller HM, Eva R, Fawcett JW. Protrudin functions from the endoplasmic reticulum to support axon regeneration in the adult CNS. Nat Commun. 2020 Nov 5;11(1):5614. doi: 10.1038/s41467-020-19436-y. PMID: 33154382; PMCID: PMC7645621.
-
The University of Leeds, Faculty of Biological science
-
The University of Cambridge, Cambridge Centre for Brain Repair
-
Netherlands Institute for Neuroscience
-
Imperial College London