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Anastassia Stoykova
Projektgruppenleiterin
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Anastassia Stoykova

Molekulare Neuroentwicklungsbiologie

Molekulare Neuroentwicklungsbiologie

Im menschlichen Gehirn sind rund hundert Milliarden Nervenzellen und zehnmal mehr Gliazellen zu einem komplexen Netzwerk verknüpft. Voll entwickelt, besteht die Hirnrinde aus sechs zellulären Schichten und vielen funktionell unterschiedlichen Regionen mit jeweils eigener Morphologie sowie eigenen Verbindungen und Aufgaben. Hier laufen alle aufgenommenen Umweltreize zusammen, werden Bewegungsabläufe geplant und in Gang gesetzt und es entstehen Wahrnehmungen und Erkenntnisse.

Die auffällige Komplexität der Hirnrinde entsteht erst im Laufe ihrer Entwicklung. Trotz der gewaltigen Zahl von Zellen entwickelt sich dieses Netzwerk aus erstaunlich wenigen Ursprungszellen: den Stammzellen und Vorläuferzellen und vor allem den radialen Gliazellen. Neuronale Differenzierung, je nach Schicht oder Region, wird durch die Aktivität bestimmter Gene in den Vorläufer- oder Nervenzellen gesteuert.

Der Fokus unserer Forschung liegt auf den molekulargenetischen Mechanismen der Neurogenese in Säugetieren, mit Schwerpunkt auf der Spezifikation der neuronalen Subtypen in verschiedenen Schichten und funktionellen Regionen. Durch gezieltes An- oder Abschalten bestimmter Gen-Funktionen untersuchen wir in transgenen Mausmodellen, wie Vorläuferzellen in Nerven- oder Gliazellen umwandelt werden. Dabei haben wir besonders Transkriptionsfaktoren im Visier (z.B. Pax6, Scratch2, Zbtb20). Pax6 spielt beispielsweise für die Entwicklung von Gehirn und Auge eine entscheidende Rolle. In radialen Gliazellen fördert das aktive Pax6-Gen deren Umwandlung in Nervenzellen. Ist Pax6 inaktiv, bilden sich weniger Nervenzellen in der Hirnrinde, und die Schichten und die funktionellen Regionen bauen sich fehlerhaft auf. Mäuse mit diesem Defekt zeigen deutliche Verhaltensänderungen. Ist das Pax6-Gen beim Menschen inaktiv, zeigen sich ganz ähnliche neurologische Symptome einschließlich einer Fehlentwicklung des Auges (Aniridia-Syndrom).

Weitere aktuelle Forschungsprojekte bestehen in der Klärung der Rolle des Chromatin-modellierenden BAF-Komplexes (SWI/SNF) in der kortikalen Neurogenese. Des Weiteren sind wir daran interessiert, wie microRNA (kleine, nicht kodierende Klasse von RNA Molekülen) die neuronale Differenzierung während der Embryogenese und im adulten Gehirn steuert und wie die Gehirntumor-Entwicklung beeinflusst wird.

Das erwachsene Gehirn enthält nur noch wenige Gliazellen mit Stammzelleigenschaften. Wir möchten herausfinden, ob die angeschaltete Aktivität spezifischer Gene diese Vorläuferzellen zur Umwandlung in Nervenzellen anregen kann – insbesondere, wenn die Hirnrinde geschädigt ist, beispielsweise nach Mangeldurchblutung (Ischämie). Solche Erkenntnisse könnten zukünftig zu neuen Behandlungsstrategien für bestimmte Erkrankungen führen.

 

 

 

 

 

 

 

 
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