Projekt „Homeo-Hirn” erforscht Störung der Homöostase von Gehirnzellen
Im Gleichgewicht sein – das ist auch für unsere Zellen im Gehirn von Bedeutung. Wird ihr Gleichgewichtszustand, die Homöostase, gestört, kann das unter anderem die Ursache für neurodegenerative Erkrankungen im Alter sein wie Alzheimer, andere Demenzen oder Parkinson. Im Projekt „Homeo-Hirn“ wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Braunschweig die Homöostase von Gehirnzellen genauer untersuchen und dafür neue Messinstrumente entwickeln.
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. Vor allem Erkrankungen im Alter haben ihre Ursache unter anderem darin, dass die metabolische Homöostase der Gehirnzellen gestört wird. Da setzt das Projekt „Homeo-Hirn“ an: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen untersuchen, wie die Subkompartimenten von Nervenzellen – Zellkörper, Dendriten, Axone und Synapsen – untereinander und mit den Gliazellen zusammenwirken und welche Auswirkungen eine gestörte metabolische Homöostase, zum Beispiel nach einer Infektion, auf das Gehirn hat.
Neue Untersuchungsmöglichkeiten
Man geht davon aus, dass die Kompartimente von Nervenzellen unabhängig voneinander wirken können. Wir wollen aber wissen: Was passiert, wenn ein Kompartiment einer Nervenzelle verändert wird? Wie wirkt sich das auf die anderen Bestandteile aus? Wenn wir zum Beispiel einen Wirkstoff oder die Interaktion mit einer Immunzelle des Gehirns nur auf die Axone einwirken lassen, verändert das auch die Dendriten, den Zellkörper und die Synapsen? Verändert das vielleicht sogar die gesamte Funktionalität und Struktur eines Neurons? Und wie verändert es die Interaktion von Gliazellen mit Neuronen?“, so der Sprecher des Projektes, Professor Martin Korte, Leiter der Abteilung Zelluläre Neurobiologie der TU Braunschweig.
Interdisziplinärer Ansatz für neue Messinstrumente
Um solche Prozesse in lebenden Nervenzellen beobachten zu können, fehlen bisher präzise Messinstrumente. Die will das Forschungsteam jetzt in dem interdisziplinären Projekt entwickeln. Dafür arbeiten Forschende aus der Neurobiologie, der Systembiologie, der Chemie und den Ingenieurswissenschaften wie Maschinenbau und Elektrotechnik zusammen. Unter anderem soll eine neuartige Durchflusskammer gepaart mit winzigen Nano-LED-Modulen entstehen, die es ermöglicht, lebende Nervenzellen über einen längeren Zeitraum zu untersuchen. Mithilfe der Durchflusskammer soll präzise reguliert werden, mit welchen Substanzen oder Krankheitserregern einzelne Kompartimente von Nervenzellen in Kontakt kommen. Die Nano-LED-Module fungieren dabei als kleine Mikroskope und erlauben eine dauerhafte Beobachtung. So kann beispielsweise über mehrere Wochen beobachtet werden, wie Nervenzellen und ihre Kompartimente sich aufgrund der Einwirkung von Viren oder Bakterien verändern oder welche langfristigen Auswirkungen Wirkstoffe auf Nervenzellen haben.
Projektdaten: „Homeo-Hirn“ Neuronale Kompartimente im Zusammenspiel von Krankheit und Gesundheit
Laufzeit: 01.04.2021 bis 31.03.2024. Förderung: 1,4 Millionen Euro aus dem „Niedersächsischen Vorab“ der VolkswagenStiftung
Projektpartner: Die Federführung des Forschungsverbundes hat die TU Braunschweig; Sprecher ist Professor Martin Korte.
