Ewch i’r prif gynnwys
Trevor Dale

Yr Athro Trevor Dale

Pennaeth Is-adran Biowyddorau Moleciwlaidd

Ysgol y Biowyddorau

Email
DaleTC@caerdydd.ac.uk
Telephone
+44 29208 74652
Campuses
Adeilad Syr Martin Evans, Ystafell E3.08, Rhodfa'r Amgueddfa, Caerdydd, CF10 3AX

Trosolwyg

Mae'r diddordeb gwyddonol hirdymor yn fy ngrŵp yn y mecanweithiau y mae nanoraddfa yn newid ar y lefel biocemegol (ee ffurfio cyfadeiladau protein) yn lledaenu trwy hierarchaethau graddfa ddilyniannol; intracellular, cellular, rhyng-gellog, meinwe ac organ.

Mae gwaith blaenorol wedi astudio sut mae newidiadau ym biocemeg llwybr signalau Wnt yn lledaenu trwy newidiadau i fioleg celloedd a meinwe sy'n arwain at ganser. Er enghraifft, mae'r gwaith hwn wedi cynnwys:

1.        Biocemeg cydrannau llwybr Wnt fel y kinase GSK-3

2. Adnabod rheoleiddwyr Wnt newydd trwy cDNA, siRNA trwybwn uchel a sgrinio cyffuriau.       

3. Y dadansoddiad o signalau Wnt arferol ac oncogenic gan ddefnyddio modelau murin a systemau diwylliant organoid 3D.       

4. Colli y gwrth-oncogenes Axin mewn canser yr afu.       

Mae'r gwaith presennol yn mynd i gyfeiriad newydd drwy gymhwyso egwyddorion sefydliad hierarchaidd i beirianneg deunyddiau biolegol newydd. Mae ffocws penodol ar gynhyrchu deunyddiau y gellir eu defnyddio i ddal CO2 i frwydro yn erbyn newid yn yr hinsawdd.

Mae ymchwil yn y grŵp wedi arwain at sefydlu dau gwmni deillio allan.

Rolau

Arweinydd Tîm Academaidd

Aelod o'r Sefydliad Bôn-gelloedd Canser Ewropeaidd

https://www.cardiff.ac.uk/cancer-stem-cell

 

Cyhoeddiad

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

Adrannau llyfrau

Cynadleddau

Erthyglau

Patentau

Ymchwil

Sgrinio ar gyfer genynnau a moleciwlau bach sy'n modiwleiddio signalau Wnt / β-catenin

Mae'r llwybr Wnt/β-catenin yn cael ei actifadu mewn ystod eang o diwmorau. Mae sgrinio celloedd yn ffordd effeithlon o adnabod rheolyddion Wnt / β-catenin nofel. Rydym wedi defnyddio sgrinio celloedd trwybwn uchel i nodi proteinau newydd a moleciwlau bach sy'n rheoleiddio'r llwybr. Mae'r proteinau nofel a'r moleciwlau bach yn cael eu defnyddio i ddechrau fel offer moleciwlaidd i nodweddu llwybr Wnt ymhellach. Mae hyn wedi ein galluogi i ddangos bod llwybr Wnt yn ymddwyn fel rhwydwaith moleciwlaidd. Mae rhai o'r moleciwlau bach bellach yn cael eu datblygu fel therapiwteg ymgeiswyr ar gyfer canser colorectal a chanser y fron mewn cydweithrediad mawr â Merck Serono.

Ffigur 1: Sgrinio ar gyfer modulatyddion llwybr Wnt

A: Strategaeth Sgrinio. Mae colli swyddogaeth (siRNA) ac ennill sgriniau graddfa genom swyddogaeth (cDNA) wedi'u cynnal mewn llinellau celloedd adroddwr gan ddefnyddio gweithgaredd gohebydd dibynnol TCF a digonedd / lleoliad b-catenin fel darlleniadau. Sgriniwyd llyfrgelloedd cemegol ar gyfer atalyddion moleciwlau bach signalau Wnt / β-catenin. Arweiniodd hyn at brosiect darganfod cyffuriau ar raddfa fawr mewn cydweithrediad â Merck-Serono, y Sefydliad Ymchwil Canser a Thechnoleg Ymchwil Canser.

B: Mae'r llinell gohebydd TCF 7dF3 . Mae'r celloedd sy'n seiliedig ar HEK293 yn cynnwys gohebydd TCF a rheoleiddiwr Wnt i fyny'r afon anorchfygol (protein ymasiad derbynnydd Dishevelled-oestrogen Dsh-ER). Yn y llinell gell hon, mae Estradiol (E2) yn actifadu trawsgrifiad dibynnol TCF ~ 12X. Mae'r atalydd GSK-3 Li + yn actifadu gweithgaredd adroddwr TCF 11,000X.   (Ailgyfeiriad oddi wrth Ewan et al. 2010)

Diwylliant Organoid

Mae systemau diwylliant cynradd tri dimensiwn yn fwy perthnasol ar gyfer rhagweld cyfleustodau asiantau therapiwtig posibl i'w defnyddio mewn vivo na diwylliant 2D o linellau celloedd sefydledig. Mae datblygu systemau diwylliant organoid trwybwn canolig i brofi atalyddion llwybr Wnt yn gyfeiriad ymchwil pwysig i'r labordy. Mae diwylliant organoidau meinwe arferol a thiwmor yn cael eu datblygu.

Ffigur 2: Datblygu system diwylliant organoid berfeddol bach

A: Cynnal a chadw'r epitheliwm coluddyn bach gan y gilfach bôn-gelloedd. Dim ond wythnos yn y coluddyn bach y mae celloedd gwahaniaethol yn byw, felly mae strwythurau o'r enw crypts sy'n cynnwys celloedd coesyn a phroliferative yn ailgyflenwi'r coluddyn â chelloedd newydd yn barhaus. Mae'r celloedd hyn yn mudo o'r gilfach bôn-gelloedd, trwy barth amlochrog y crypt ac yn gwahaniaethu i gelloedd aeddfed wrth fynd i mewn i'r filws. Mae graddiant signalau Wnt / β-catenin, uchaf yn y gilfach bôn-gelloedd, yn rheoleiddio amlhau celloedd a gwahaniaethu.

B: Tet-O-ΔN89-β-catenin llinell llygoden. Gwnaethom ddatblygu llinell llygoden i fynegi β-catenin oncogenic (ΔN89-β-catenin) ym mhob math o gell yn amodol ar gyfer actifadu llwybr Wnt / β-catenin byd-eang. Mae mynegiant o ΔN89-β-catenin yn cael ei ysgogi gan Doxycycline, sy'n gweithredu fel 'switsh moleciwlaidd'. Mae hyn yn cymell hyperplasia y strwythurau crypt yn y coluddyn bach oherwydd bloc o wahaniaethu cellog.

C: diwylliant crypt berfeddol: Organoid wedi'i staenio ar gyfer gohebydd signalau Wnt (Axin2-lacZ). Mae'r organoid yn cynnwys epitheliwm o amgylch ceudod canolog. Mae'r alldafliadau lliw glas yn cyfateb i'r cryptiau ac mae epitheliwm heb ei gynnal y corff canolog yn cyfateb i'r filws. (Ailgyfeiriad oddi wrth Jarde et al., 2013)

Organoidau Colon Dynol

Delweddwyd twf organoidau sengl dros 4 diwrnod  a gellir cyrchu'r fideos trwy'r dolenni hyn: organoid colon arferol , organoid tiwmor y colon .

Mae cymhwysiad masnachol o dechnoleg organoid yn cael ei archwilio gyda'r cwmni Cellesce (www.cellesce.com). Cwmni Spin Out yw hwn sy'n seiliedig ar waith o'r labordy hwn a gwaith Dr. Marianne Ellis ym Mhrifysgol Caerfaddon.

Rôl Axin1 yn natblygiad tiwmorau'r afu

Mae mwtaniadau mewn genynnau sy'n amgodio proteinau yn llwybr signalau Wnt, gan gynnwys CTNNB1 (β-catenin genyn) a'r AXIN1 protein rhwymo GSK-3, i'w cael mewn mwy na 50% o garcinomas hepatogellol dynol (HCC). Datblygwyd model murin i amharu ar swyddogaeth y genynnau Axin1 ac Axin2 yn yr afu. Dangosodd afu nad oedd Axin1 fwy o amlhau celloedd a datblygu tiwmorau'r afu a oedd yn cyd-fynd â'r isfath o ganser yr afu dynol lle mae treigladau Axin i'w cael. Yn rhyfeddol, mae'r newidiadau a welwyd yn dilyn colled Axin yn wahanol i'r rhai sy'n nodweddiadol o weithrediad llwybr Wnt sy'n awgrymu y gallai Axin repress canser yr afu trwy lwybr moleciwlaidd newydd.

Ffigur 3: Tiwmorau mewn dau iau llygoden sy'n ddiffygiol yn swyddogaeth genynnau Axin1. Amharwyd ar Axin1 yn yr afu flwyddyn cyn ei dorri. Nodir ffiniau'r tiwmor gyda llinellau gwyn wedi'u chwalu. (Ailgyfeiriad oddi wrth Feng et al. 2013)

Biocemeg a Strwythur Cydrannau Llwybr Signalau Wnt / β-catenin

Mae gennym ddiddordeb arbennig mewn astudio sut mae trosiant β-catenin yn cael ei newid yn dilyn ligand Wnt rhwymo ar wyneb y gell a dilyn mwtaniadau oncogenig. Mae ligands Wnt a newidiadau oncogenig yn sefydlogi β-catenin ac yn actifadu trawsgrifiad dibynnol β-catenin/TCF. Nod y gwaith yw deall sut mae'r newidiadau hyn yn newid cyfansoddiad a rhyngweithiadau rhwng cydrannau cymhleth trosiant β-catenin megis APC, Axin a CK1.

Ffigur 4: Biocemeg llwybr signalau Wnt.

A: Llwybr: Yn absenoldeb signal Wnt, mae'r cyfadeilad trosiant β-catenin yn gwella diraddio β-catenin. Ym mhresenoldeb ligands Wnt, mae swyddogaeth y β-catenin trosiant cymhleth yn cael ei rwystro gan arwain at grynhoi β-catenin, sydd wedyn yn trosglwyddo i'r cnewyllyn ac yn gweithredu fel ffactor cyd-drawsgrifio gydag aelodau o deulu protein rhwymo DNA TCF. Dangoswyd bod treigladau i aelodau teulu Wnt, Axin, APC, β-catenin a TCF yn cymell tiwmorau ac yn actifadu trawsgrifiad dibynnol ar TCF. Mae dros gant o reoleiddwyr ychwanegol nad ydynt yn cael eu dangos yn y diagram llinellol hwn yn cynnwys rhwydwaith signalau Wnt.

B: rhyngweithio GSK-3 / Axin: Mae gwaith ar y cyd â Laurence Pearl (Prifysgol Surrey) yn canolbwyntio ar y kinase GSK-3 sy'n chwarae rhan ganolog wrth dargedu β-catenin ar gyfer diraddio o fewn y safle trosiant β-catenin. Rydym yn penderfynu strwythur GSK-3 a chymhlethdod rhwng GSK-3 ac Axin. Mae'r astudiaethau hyn wedi darparu mewnwelediadau pwysig i'r mecanweithiau sy'n sail i gydnabyddiaeth a rheoleiddio swbstrad GSK-3. (Ailgyfeiriad oddi wrth Dajani et al., 2003)

Sgrinio trwybwn uchel ar gyfer rhyngweithio protein

Y cam arafaf mewn llawer o brofion biocemegol yw cynhyrchu a phuro digon o  brotein ar gyfer profion meintiol. Mewn cydweithrediad â'r Athro Adrian Harwood a Paola Borri, rydym wedi datblygu techneg newydd o'r enw 'Nanotether' a allai dorri'r dagfa biocemegol hon.

Y syniad y tu ôl i'r dechnoleg yw tennyn dau biofolecwl i ben tetherau hyblyg (DNA) fel y gallant ryngweithio mewn cyfaint ar raddfa nano. Mae smotiau wedi'u haddurno o foleciwlau sy'n rhyngweithio sy'n cynnwys cyn lleied ag 1 miliwn o foleciwlau yn cael eu dadansoddi gan FRET i fesur cyfran y biomolecwlau tethered.

Prif fanteision technoleg yw:

  1. Mae araeau tethered o barau moleciwl yn cael eu cydosod yn hawdd gan hybrid DNA.
  2. Mae croesiad yn canolbwyntio'r moleciwlau rhyngweithio ger yr wyneb tra bod hyd y tetherau yn rheoli'r crynodiad effeithiol (ystod nM-uM isel).
  3. Gellir cynhyrchu crynodiadau uchel (> 10uM) o fàs isel o brotein  - dylai hyn fod yn gydnaws â thechnegau fel cyfieithu in vitro.

Mae'r dechnoleg hon bellach yn cael ei datblygu'n fasnachol mewn cwmni deillio o Brifysgol Caerdydd. Bydd yr ardal ymgeisio gyntaf yn brofion rhwymo protein kinase trwybwn uchel. Gweler www.nanotether.co.uk (Gellir dod o hyd i dystiolaeth o ddata cysyniad yn Perrins et al. 2011.)

Signalau Wnt / β-catenin  a Datblygu Mammari a Tumourigenesis

Mae'r chwarren mammari yn cael nifer o brosesau datblygu ar ôl natnatally, o ymestyn y strwythur tebyg i goeden ductal i ddatblygiad beichiogrwydd yr unedau lobulo-alfeolar sy'n gwneud llaeth. Awgrymwyd bod bôn-gelloedd epithelaidd mammari yn ganolog i reoli ehangu ac ailfodelu meinwe enfawr yn ystod y cyfnodau hyn o ddatblygiad mammari. Mae llwybr signalau Wnt yn chwarae rhan hanfodol yn y camau biolegol hyn ac awgrymir ei fod yn ymwneud â chynnal a chadw'r boblogaeth bôn-gelloedd. Mae hefyd wedi cael ei gysylltu mewn rhai mathau o ganser y fron.

Ffigur 6: Signalau Wnt mewn datblygiad arferol a chanser.

A: Mae Wnts yn rheoleiddio datblygiad arferol. Yn y chwarren fammari, mae rhai aelodau teulu Wnt yn ymwneud â rheoli datblygiad lobular.

B: Wnt ligand fel mammary oncogene. Yn wreiddiol, nodwyd aelod prototeip y teulu Wnt (Wnt-1) fel oncogene mammari ac mae'n achosi newidiadau cyn-ganseraidd dramatig yn epitheliwm mammari.

Addysgu

Teaching includes:

Module Lead for Masters Module 'Frontiers in Bioscience' BI4003

MRes Bioscience 'Research Techniques in Bioscience' BIT002

Cancer: Cellular and Molecular Mechanisms and Therapeutics BI3352

Synthetic Biology and Protein Engineering BI3255

Bywgraffiad

Fe wnes i fy ngradd israddedig mewn Biocemeg yng Ngholeg Imperial ac yna cwblheais PhD ar drawsosod signal ymyrryd yn y Gronfa Ymchwil Canser Imperial ym 1989 (bellach Cancer Research UK, London Research Centre). Yn ystod y cyfnod hwn, daeth gen i ddiddordeb yn rôl llwybrau signalau mewn datblygiad. Yn dilyn cymrodoriaeth ôl-ddoethurol yng Ngholeg Meddygaeth Baylor yn Houston, sefydlais grŵp ymchwil yn y Sefydliad Ymchwil Canser yn Llundain ym 1991.

Symudodd fy ngrŵp i Gaerdydd ym mis Tachwedd 2003.

Themâu ymchwil

Arbenigeddau

  • Biocemeg a bioleg celloedd
  • Geneteg ddatblygiadol
  • Bioleg synthetig