FRIPRO-Fri prosjektstøtte

Motile cilier er ørsmå, piskeliknende organeller, som genererer væskestrøm i mangfoldige system i dyreriket. Strømmen generert av cilier er av stor interesse, siden motilitetsdefekter i cilier fører til sykdom hos mennesker, kjent som ciliopatier. I hjernen beveger ciliene cerebrospinalvæsken, en klar væske bestående av ulike faktorer som er viktige for hjernens utvikling og funksjon. Det er i dag mangelfull kunnskap om hvordan innholdet i og bevegelsen av cerebrospinalvæsken bidrar til hjernens fysiologi. I dette prosjektet er målet vårt å forstå hvordan væskestrøm genereres i nervesystemet og hvordan den regulerer hjernens utvikling. Vi skal studere disse spørsmålene i en liten, genetisk modellorganisme, sebrafisken. I denne modellen kan vi monitorere og manipulere ciliær bevegelse, væskestrøm og nerveaktivitet, når vi studerer hjernens fysiologi. På lengre sikt forventer vi at arbeidet vil kaste lys over nevrologiske prosesser som til nå er lite utforsket og gi økt forståelse av samspillet mellom hjerne og cerebrospinalvæske. I løpet av denne første perioden har vi etablert rammeverket for å studere funksjonen til motile cilier i nervesystemet. 1. Vi har godt karakterisert hvordan motile cilier og væskestrøm endres under utvikling, og identifiserte cilier og hjerneventrikelfenotypen til en serie mutanter. Dette arbeidet er nå i presse i Cell Reports, med publiseringsdato 5. oktober 2021. 2. Vi har optimalisert RNA -ekstraksjonen og sendt vårt første sett med mutante dyr for RNA -sekvensering. Vi forventer at disse resultatene vil guide oss i å identifisere veier påvirket i motile cilier mutant. 3. Vi optimaliserte en ny tilnærming for å gjøre multiplekset in situ hybridisering av hele larver, noe som vil være avgjørende for å validere våre RNA -sekvensfunn. 4. Vi har krysset alle våre mutante grenser med reporter om nevronaktivitet, og har optimalisert arbeidsflyten for å måle spontan og lett stimuli-fremkalt aktivitet. På grunn av COVID-19 og den strenge inngangsbegrensningen i Norge startet postdoc i august 2021 i stedet for juni 2021. Heldigvis kunne vi optimalisere mange teknikker i mellomtiden med andre studenter og teammedlemmer fra laboratoriet.

Motile cilia are miniature whip-like organelles, which generate fluid flow in diverse systems across the animal kingdom. The flow generated by cilia is a subject of great interest, as motility defects of cilia result in human diseases, known as motile ciliopathies. Despite the abundance of these cilia and the wide spectrum of clinical features in ciliopathy patients, the factors regulating ciliary beating and the function of cilia-mediated flow remain poorly understood. This is especially the case for the brain, whose ventricular surface is decorated by motile ciliated cells, known as ependymal cells, which contribute to the movement of cerebrospinal fluid (CSF). Even though these cells were discovered decades ago and are associated with pathological conditions such as hydrocephalus, how ependymal cells and CSF flow specifically modulate the nervous system remains unknown and highly speculative. In this project, we aim to understand how fluid flow contributes to brain development and function. Our main objectives are to identify how ciliary beating and CSF flow in the brain ventricular system regulate the development and physiology of the brain, and whether the nervous system modulate motile cilia and CSF flow to fit to its needs. We will address these questions using zebrafish as model system since it allows us to monitor and manipulate ciliary beating, CSF flow and neural activity while recording the physiology of the brain, using techniques that we have already developed. Altogether, we expect our work to shed light on widely unexplored neurological processes and bring forward novel concepts on the interaction between the brain and the CSF.