Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2002. / Includes bibliographical references (leaves 79-86).

Alzheimer’s disease (AD) is one of the common diseases of older people. Although several genes have been identified for Familial Alzheimer’s Disease (FAD), a reliable diagnostic, especially for those patients in their early or intermediate phases of AD, is still not available. There is neither effective treatment nor drugs that can stop or reverse AD progression. Breakthroughs in diagnosis or treatment development likely require understanding of the molecular mechanisms of AD. Studies in FAD have shown that APP, PS1, PS2 and some other genes are related to FAD. Mutations of APP and PS1 lead to amyloid plaque accumulation which is also prominent in Sporadic AD. Transgenic animals closely mimic human AD pathologies in many aspects. A mouse model carrying both APP Swedish mutation and PS1 deltaE9 mutation is used in this study. This mouse model accumulates amyloid plaque rapidly, and the plaque shows up as early as 6 months of age. Using microarrays, we have isolated 176 genes with significant expression changes and 14 turned on/off genes from AD mouse cortex. From this cDNA microarray measurement of global gene expression, several functional groups were regulated significantly in our mouse model of AD pathology. Mt2 and Atp7a were identified and may be candidates for further studies of AD pathology, as well as potential drug targets. Five significant microRNAs were found from AD mouse cortex, providing evidence that microRNAs could play a role in AD. cDNA arrays were also used to identify potential biomarkers from whole blood samples that distinguish AD mice from their non-transgenic littermates. / text

published_or_final_version / Dentistry / Master / Master of Orthodontics

Not available / text

The development of microdevices for applications related to bioanalysis is described. There are two types of microdevices involved in this study: DNA (or RNA) microarrays and bead-based microfluidic devices. First, a new method to fabricate DNA microarrays is developed: replication of DNA microarrays. It was shown that oligonucleotides immobilized on a glass master can hybridize with their biotin-modified complements, and then the complements can be transferred to a streptavidinfunctionalized replica surface. This results in replication of the master DNA array. Several innovative aspects of replication are discussed. First, the zip code approach allows fabrication of replica DNA arrays having any configuration using a single, universal master array. It is demonstrated that this approach can be used to replicate master arrays having three different sequences (spot feature sizes as small as 100 [mu]m) and that master arrays can be used to prepare multiple replicas. Second, it is shown that a surface T4 DNA polymerase reaction improves the DNA microarray replication method by removing the requirement for using presynthesizd oligonucleotides. This in-situ, enzymatic synthesis approach is used to replicate DNA master arrays consisting of 2304 spots and arrays consisting of different oligonucleotide sequences. Importantly, multiple replica arrays prepared from a single master show consistent functionality to hybridization-based application. It is also shown that RNA microarrays can be fabricated utilizing a surface T4 DNA ligase reaction, which eliminates the requirement of modified RNA in conventional fabrication schemes. This aspect of the work shows that the replication approach may be broadly applicable to bioarray technologies. A different but related aspect of this project focuses on biosensors consisting of microfluidic devices packed with microbeads conjugated to DNA capture probes. The focus here is on understanding the parameters affecting the hybridization of DNA onto the probeconjugated microbeads under microfluidic flow conditions. These parameters include the surface concentration of the probe, the flow rate of the solution, and the concentration of the target. The simple microfluidic device packed with probe-conjugated microbeads exhibits efficient target capture resulting from the inherently high surface-area-to-volume ratio of the beads, optimized capture-probe surface density, and good mass-transfer characteristics. Furthermore, the bead-based microchip is integrated with a hydrogel preconcentrator enhancing the local concentration of DNA in a icrochannel. The integration of the preconcentrator into the bead-based capture chip allows significantly lower limit of detection level (~10-fold enhancement in the sensitivity of the microbeadbased DNA detection). / text

published_or_final_version / abstract / toc / Clinical Oncology / Doctoral / Doctor of Philosophy

abstract / toc / Biochemistry / Master / Master of Philosophy

published_or_final_version / Biochemistry / Master / Master of Philosophy

Κατά την ανάπτυξη του οργανισμού, η απόκτηση εξειδικευμένων κυτταρικών λειτουργιών βασίζεται στην ασύμμετρη διαίρεση βλαστικών κυττάρων, την παραγωγή προγονικών κυττάρων και τη σταδιακή διαφοροποίησή τους. Η διαδικασία αυτή απαιτεί τον συντονισμό των μηχανισμών ελέγχου των κυτταρικών διαιρέσεων με επι-γενετικούς και μεταγραφικούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς. Προκειμένου να κατανοήσουμε την ρύθμιση των μηχανισμών αυτών στα βλαστικά και πρόδρομα κύτταρα του αιμοποιητικού συστήματος, μελετήσαμε την πρωτεΐνη Geminin, η οποία έχει δειχθεί να συμμετέχει τόσο στην ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου, όσο και στον έλεγχο των αποφάσεων για διαφοροποίηση. Σε προηγούμενα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριό μας απομονώθηκαν βλαστικά και προγονικά κύτταρα του αιμοποιητικού συστήματος από το εμβρυικό ήπαρ διαγονιδιακών μυών 15.5 ημερών που φέρουν ιστοειδική απαλοιφή της Geminin με την χρήση του Cre-LoxP συστήματος υπό τον έλεγχο των ρυθμιστικών στοιχείων του γονιδίου vav. Η αδρανοποίηση της Geminin στα βλαστικά και πρόδρομα κύτταρα του εμβρυικού ήπατος οδηγεί σε πρόωρο θάνατο και ανώμαλη ανάπτυξη του αιμοποιητικού συστήματος. Αποτελέσματα του εργαστηρίου μας προτείνουν πως η Geminin διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες της αυτό-ανανέωση και διαφοροποίηση των βλαστικών και προγονικών κυττάρων του αιμοποιητικού συστήματος. Για να διαλευκάνουμε τα μοριακά μονοπάτια στα οποία συμμετέχει η Geminin και για τον εντοπισμό του γονιδιακού δικτύου μέσω του οποίου η Geminin ελέγχει τις διαδικασίες αυτό-ανανέωσης και διαφοροποίησης του αιμοποιητικού συστήματος, πραγματοποιήσαμε πειράματα μικροσυστοιχιών DNA. Η παρούσα πτυχιακή εργασία εστιάστηκε στην ανάλυση της συγκριτική μελέτης του γονιδιώματος από τον κυτταρικό πληθυσμό βλαστικών και προγονικών κυττάρων του αιμοποιητικού συστήματος που πραγματοποιήθηκε μεταξύ γονιδιακά τροποποιημένων μυών και μυών μαρτύρων αγρίου τύπου. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προτείνουν πως η έλλειψη της Geminin απορρυθμίζει την έκφραση σημαντικών αναπτυξιακών γονιδίων, όπως μεταγραφικών παραγόντων και ρυθμιστών αναδιάταξης της χρωματίνης που εμπλέκονται στην εμβρυική αιμοποίηση. Οι διαταραχές αυτές μπορούν να αιτιολογήσουν το φαινότυπο που παρουσιάζουν οι μύες στους οποίους έχουμε αδρανοποιήσει το γονίδιο της Geminin. Στο φαινότυπο αυτό παρατηρείται η συσσώρευση των βλαστικών κυττάρων και η ταυτόχρονη μείωση του πληθυσμού και της ικανότητας διαφοροποίησης των προγονικών κυττάρων του αιμοποιητικού συστήματος. / During the development of the organism, the acquisition of specialized cellular functions is based on the asymmetric division of stem cells, the production of progenitor cells and their gradual differentiation. This process requires the coordination of the cell proliferation control mechanisms by epigenetic and transcriptional regulatory mechanisms. In order to understand the regulation of these mechanisms in stem and progenitor cells of the hematopoietic system, we studied the protein Geminin, which has been shown to be involved in both cell cycle regulation and in differentiation decision control. In previous experiments conducted in our laboratory we isolated hematopoietic stem and progenitor cells from the fetal liver of transgenic mice at embryonic day 15.5. The transgenic mice bear tissue specific deletion of Geminin using the Cre-LoxP system under the control of regulatory elements of the vav gene. Inactivation of Geminin in stem and progenitor cells of the fetal liver leads to early death and abnormal development of the hematopoietic system. Previous results from our laboratory suggest that Geminin plays an important role in the self- renewal and differentiation processes of hematopoietic stem and progenitor cells. We performed cDNA microarray experiments to elucidate the molecular pathways and to identify the gene networks through which Geminin controls the self-renewal and differentiation processes in the hematopoietic system. The present study is focused on the whole genome comparison from the hematopoietic stem and progenitor cell population between transgenic mice and wild type mice, used as control samples. The results indicate the deregulation in the expression of important developmental genes like, transcription factors and chromatin rearrangement regulators involved in embryonic hematopoiesis. The abnormalities in gene expression caused by the absence of Geminin in the hematopoietic system of the embryos explain the presented phenotype which is characterized by the accumulation of stem cells and the simultaneous reduction of the progenitor cell population and their ability to differentiate.

Στη διπλωματική αυτή γίνεται μελέτη κάποιων τεχνικών που χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση θορύβου από εικόνες μικροσυστοιχιών DNA. Στη συνέχεια γίνεται εφαρμογή φίλτρου median και μετασχηματισμού κυματιδίων (wavelet) για την αφαίρεση θορύβου από πραγματικές εικόνες μικροσυστοιχιών και σύγκριση των αποτελεσμάτων. / -