Gruppe for molekylær cellebiologi
Tor Lea
Helse UMB
Mat og helse
2
oteknologi og matvitenskap
Mat og helse - forskning
Utgangspunkt: Bakgrunn som immunolog innen både humoral og cellemediert immunitet
Målsetning: å etablere en plattform for Mat og helse- forskning ved UMB i kontaktflaten mellom Campus Ås sterke miljøer innen:
– Mikrobiologi – Matvitenskap
– Organisk- og naturstoffsyntese
– Moderne genteknologiske metoder
– Avanserte proteinkjemiske samt organisk kjemiske fraksjonerings- og analysemetoder
– Elektron- og konfokal mikroskopi
oteknologi og matvitenskap
Forskningsgruppen
Gruppen er nyetablert og under oppbygging. Den vil i løpet av første halvår 2008 bestå av:
– Gruppeleder
– 4 postdokstipendiater
– 2 doktorgradsstipendiater – 8 masterstudenter
– 1 laboratorieingeniør
4
oteknologi og matvitenskap
Overordnede problemstillinger
Etablere in vitro cellekultursystemer for studier av:
– Interaksjoner mellom mikroflora og tarmepitel
– Utvalgte matvarekomponenter og deres effekt på tarmepitelets funksjonelle egenskaper
– Samspillet mellom tarmepitelet og tarmassosierte immunceller
• Betydning for oral toleranse
– Dette samspillets betydning for tarmveggens barrierefunksjon og homeostase
• Betydning for matvareallergi og -intoleranse samt inflammatoriske tarmsykdommer
oteknologi og matvitenskap
Mat Mikroflora
Stamceller
Paneth celler
Epitelceller M-celler
Immunceller og immunrespons
Epitelceller
6
oteknologi og matvitenskap
Tarmepitelets respons på stimulering
Stimuli:
1. Utvalgte matvare- komponenter
2. Antioksydanter 3. Fettsyrer/lipider 4. Tilsetningsstoffer
(carrageenan) 5. Mikroorganismer
Respons:
1. Endring i genaktivitet 2. Endring i proteinuttrykk 3. Endring i intracellulære
signaloverføringsveier 4. Endring i cytokin- og
kjemokinproduksjon 5. Endring i produksjon av
andre pro- og anti-inflamma- toriske mediatorer (prosta- noider, leukotriener)
oteknologi og matvitenskap
TLR- og NOD-reseptorer og deres
ligander
8
oteknologi og matvitenskap
oteknologi og matvitenskap
TLR-4 signalering
10
oteknologi og matvitenskap
Praktiske problemstillinger
Etablering av diverse tarmepitelcellelinjer i kultur:
– Caco2 (Cancer colon 2) – HT-29
– T84
– INT 407
Etablering av kulturbetingelser for differensiering av epitelcellelinjer til:
– Enterocytter
– Begerceller (goblet cells; slimproduserende celler) – Paneth celler (defensinproduserende celler)
– M-celler (fagocytterende celler i forbindelse med tarmassosiert lymfoid vev (GALT)
oteknologi og matvitenskap
Skjematisk framstilling av polarisert
epitel
12
oteknologi og matvitenskap
Børstesøm på tarmepitel
Sveipeelektronmikroskopi, SEM Transmisjonselektronmikroskopi, TEM
oteknologi og matvitenskap
Påvisning av villin i polariserte Caco2-celler vha konfokal
mikroskopi
14
oteknologi og matvitenskap
Gruppens forskningsmetodikk
Gruppens forskning baserer seg på en rekke forskjellige teknikker:
– Molekylærbiologiske
• Microarrays, vanlig og kvantitativ RT-PCR
• siRNA teknologi
• Transfeksjon av celler med relevante genkonstrukter, inkl. reportergener, ved hjelp av transient og stabil transfeksjon
– Proteinkjemiske
• 1- og 2D gelelektroforese
• Affinitetskromatografi og andre søylekromatografiske teknikker
• Massepektrometri (MALDI-MS, 2D-SCX-LC-MS/MS)
oteknologi og matvitenskap
16
oteknologi og matvitenskap
Gruppens forskningsmetodikk (II)
– Immunologiske
• Western- og immunoblotting
• Immunhistokjemi
• Væskestrømscytometri
• Enzym- og fluoroimmunoassay, multiplexanalyser – Mikroskopiske
• Konfokal mikroskopi, sveipe- og transmisjonselektronmikroskopi – Cellekulturteknikker
• Dyrking av immunceller og epitelceller fra tarm i 2- og 3-dimensjonale kultursystemer
– Diverse metoder for å studere intracellulære signaloverføringsmekanismer
oteknologi og matvitenskap
Metoder under utvikling
Testsystemer for måling av epitelets barriere- funksjon
– Måling av transepitelial elektrisk motstand (TER) – Måling av transepitelial paracellulær permeabilitet
vha fluorescerende indikatormolekyler
Testsystemer for kvantitering av intracellulære
nivåer av reaktive oksygen- (ROI) og nitrogen-
forbindelser (RNI)
18
oteknologi og matvitenskap
Prosjekter i oppstartfasen
Tarmepitelets betydning for regulering av vekst- og differensieringsprosesser i intestinale
stamceller (postdok Charlotte Ramstad Kleiveland) Antioksidanter og virkning på inflammatoriske
signalveier i polarisert tarmepitel (postdok Sidsel Fiskaa Hagen)
Probiotika og interaksjon med polarisert tarmepitel ( postdok Trine Nilsen)
Betydning av fett (mettet og umettet) for
tarmfunksjon (stipendiat Tore Hestvik Lie)
oteknologi og matvitenskap
Masterprosjekter
Dokumentasjon av polarisert tarmepitel v.h.a.
elektronmikroskopi og konfokal fluorescensmikroskopi (Marianne Smestad)
Differensiering av av cellelinjer fra humant tarmepitel (Mariann Haraldstad)
Karakterisering av EP reseptorer (PGE2 reseptorer) på tarmepitelceller i kultur (Kaia Mobråten)
Karakterisering av proteaseaktiverte reseptorer (PAR) på tarmepitelceller i kultur (Lene Sveen)
Trefoil peptider og betydning for tarmepitelets barrierefunksjon (Taslim Mirza)
Carrageenan og virkning på polarisert tarmepitel (Christine Fellie Johannessen)
Vitamin A og betydning for induksjon av oral toleranse (Louise
20
oteknologi og matvitenskap
Forskningstemaer og samarbeide
Gruppens forskning omhandler kostens og tarmfloraens betydning for tarmhelse og immunsystemet (infeksjonsforsvaret vårt).
Studere patogenetiske mekanismer ved inflamma- torisk tarmsykdom (Crohns sykdom, ulcerøs colitt), cøliaki (glutenenteropati), matvareallergi- og
intoleranse, og om kostfaktorer kan påvirke
sykdomsaktivitet
oteknologi og matvitenskap
