Wir erforschen neuronale Kompartimente im Zusammenspiel von Krankheit und Gesundheit.
Das menschliche Gehirn besteht aus 83 Milliarden Nerven- und ebenso vielen Gliazellen. Ihr inneres Milieu wird durch fein abgestimmte Stoffwechselvorgänge in einem Gleichgewichtszustand gehalten, der sogenannten metabolischen Homöostase. Neueste neurologische Untersuchungen zeigen, dass vor allem Alterungsprozesse im Gehirn, die begleitet werden von einem erhöhten Risiko für neurodegenerative Erkrankungen (Alzheimer Erkrankung und andere Formen der Demenz, ALS, Parkinson Erkrankung), ihre gemeinsame Ursache in einer dysfunktionalen Homöostase von Gehirnzellen haben. Bisher fehlt es an präzisen Messinstrumenten und Methoden, um das metabolische Zusammenspiel zwischen den komplexen Subkompartimenten von Neuronen und Gliazellen (wie Astrozyten und Oligodendrozyten) detailliert zu untersuchen. Dies ist der gemeinsame Ausgangspunkt für die beteiligten Wissenschaftler*innen des Homeo-Hirn-Projektes. Sie untersuchen wie die Teilkompartimente der Nervenzellen - Zellkörper, Dendriten, Axone und Synapsen - miteinander und mit den Gliazellen interagieren und welche Auswirkungen eine gestörte Stoffwechselhomöostase, zum Beispiel nach einer Infektion, auf das Gehirn hat. Zur Beantwortung dieser komplexen Fragen werden präzise Messinstrumente und optische Systeme benötigt, die von einem interdisziplinären Forschungsteam entwickelt werden sollen, das die Analyse von Teilkompartimenten von Neuronen und deren Metabolom ermöglicht. Das Team besteht aus Forscher*innen der Neurobiologie, Systembiologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften wie Maschinenbau und Elektrotechnik.
Fördergeber:
Niedersächsischer Vorab (VolkswagenStiftung)
Projektpartner TU Braunschweig:
außeruniversitäre Projektpartner:
Die Zusammenarbeit von Ingenieurwissenschaften und biomedizinischer Forschung soll dazu beitragen Krankheitsprozesse im Gehirn besser zu verstehen und dadurch eine gezielte Ursachenforschung von altersassoziierten neurologischen Krankheiten zu ermöglichen. Genauere Kenntnisse der metabolischen Homöostase sollen darüber hinaus die Möglichkeit eröffnen, Wirkstoffe effizienter zu testen. Für beide Fragestellungen - Ursachenforschung wie Wirkstoffanalyse - sollen nicht nur bestehende Analysemethoden zum Einsatz kommen, sondern darüber hinaus hochintegrierte Mikrodurchflusssysteme mit neuen optischen Verfahrensweisen entwickelt werden, in denen einzelne Nervenzellen und ihre Subkompartimente hoch effizient analysiert und stimuliert werden können. Basis für diese Entwicklung ist die fächerübergreifende Zusammenarbeit der TU-Forschungszentren BRICS (Systembiologie/Infektionsforschung), PVZ (Wirkstoffforschung) und LENA (Nanometrologie). Die interdisziplinäre Vernetzung ermöglicht es somit der Grundlagenforschung, den Kampf gegen wichtige Hirnerkrankungen in Bezug auf Messung und Therapie voranzutreiben.
Symposium
Brains on Chips – Internationale Forscher*innen in Braunschweig
Auf dem interdisziplinären Symposium diskutierten Forscher*innen aus den Bereichen Neurowissenschaften, Systembiologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften wie Maschinenbau und Elektrotechnik gemeinsam über die Homöostase von Nervenzellen. Bei Vorträgen, Postersessions und gemeinsamen Abendessen tauschten sich die Teilnehmenden über Krankheitsprozesse im Gehirn, ihre reproduzierbare Messung und mögliche neue Ansätze in der Forschung neurodegenerativer Erkrankungen aus.
Auszeichnungen
Forschungsprojekt Homeo-Hirn belegt 2. Platz des Norddeutschen Wissenschaftspreises 2022.