Forschungfelder

Im Zentrum unserer Forschung stehen zerebrovaskuläre Erkrankungen, Neuroinflammation und Störungen funktioneller Netzwerkstrukturen mit Fokus auf typische neurologische Erkrankungen wie Schlaganfall, Multiple Sklerose, Epilepsie und anderen Entwicklungsstörungen des Gehirns. Diese Schwerpunkte werden in sechs thematischen Bereichen (A-F) bearbeitet. Dem translationen Forschungsansatz folgend koordinieren jeweils ein Grundlagenforscher und ein Kliniker gemeinsam ein Forschungsgebiet.
 
Forschungsfeld A ⁞ Schadensmechanismen

Koordinatoren: Endres and Kloetzel

Beteiligte Wissenschaftler: Dirnagl, Geiger, Heinemann, Heppner, Kettenmann, Kühn, Meisel, Paul, Priller, Schroeder, Schülke-Gerstenfeld, Vajkoczy, Villringer, Wanker

Hirngewebe vor Zerstörung zu schützen, ist eine entscheidende Herausforderung bei akuten und chronischen neurodegenerativen Erkrankungen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass sich die Mechanismen des Zelltods unabhängig von der Erkrankung des ZNS überlappen. Unsere Forschung konzentriert sich u.a. auf aberrante Zellzyklusaktivität, epigenetische Mechanismen, das Ubiquitin-Proteasom-System und die Proteinfehlfaltung, Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke in gesundem und krankem Gewebe. Somit stellt die Aufklärung defekter Kaskaden bei Erkrankungen des ZNS ein wesentliches Ziel dar, welches wir sowohl in präklinischen als auch klinischen Ansätzen weiter verfolgen.

 

Forschungsfeld B ⁞ Endogene ZNS-Protektion

Koordinatoren: Dirnagl and Flöel

Beteiligte Wissenschaftler: Endres, Heinz, Heppner, Kettenmann, Meisel, Priller, Vajkoczy

Dabei richten sich unsere Strategien unter anderem auf die protektiven Effekte von HIF-1 und Erythropoietin, die Präkonditionierung mittels der Hochregulierung der endothelialen Stickstoffmonoxid Synthase, auf die schützenden Effekte von Multi-Drug-Transportern bei Funktionsstörungen der Blut-Hirn-Schranke sowie auf epigenetische Modulation. Diese innovativen therapeutischen Ansätze zur Nutzung endogener Reparaturmechanismen können in naher Zukunft auch von klinischem Nutzen für Schlaganfallpatienten sowie Patienten mit anderen Hirnerkrankungen sein.

 

Forschungsfeld C ⁞ Regeneration

Koordinatoren: Eickholt and Priller

Beteiligte Wissenschaftler: Birchmeier, Dirnagl, Endres, Esplugues, Flöel, Heppner, Kettenmann, Lehnardt, Meisel, Scharff, Vajkoczy, Villringer, Wanker

Unser langfristiges Ziel ist die Untersuchung und Rekonstitution neurologischer Funktionen nach Schädigung oder Erkrankung des ZNS. Wir ersetzen funktionsuntüchtige oder zerstörte Nervenzellen und Myelinscheiden, stimulieren die Regeneration von Nervenfaser und unterstützen Plastizität. Hierfür nutzen wir das therapeutische Potential adulter Stammzellen des Knochenmarks und des ZNS sowie stammzellbasierte Methoden der Gentherapie. Ziel ist, die Heilung des ZNSs durch ein besseres Verständnis und die Nutzung komplexer Interaktionen zwischen Nervensystem, Immunsystem und hämangiopoetischem System nach Schädigung oder Erkrankung besser fördern zu können.

 

Forschungsfeld D ⁞ Interaktionen zwischen Nerven- und Immunsystem

Koordinatoren: Heppner and Meisel

Beteiligte Wissenschaftler: Dirnagl, Esplugues, Kettenmann, Kloetzel, Lehnardt, Paul, Priller, Radbruch, Vajkoczy

Bei klassischen Entzündungen des ZNS wie Multiple Sklerose, aber auch bei primär nichtentzündlichen Schädigungen wie Schlaganfall und Epilepsie interagieren Immunzellen mit dem Nervensystem. Obwohl sich die anfänglichen Prozesse wesentlich unterscheiden, gehen wir von vergleichbaren Mechanismen in der Interaktion von Immun- und Nervensystem aus. Unser Ziel ist es, den Einfluss von entzündlichen und regulatorischen Immunzellen auf Zellen des ZNS sowohl unter Berücksichtigung direkter Zell-Zell-Wechselwirkungen als auch löslicher Faktoren zu analysieren Hinzu untersuchen wir, welche Fähigkeiten das ZNS unter pathologischen Bedingungen besitzt, eine Immunantwort vor Ort zu modulieren. Der Focus liegt hier auf der Entwicklung innovativer Therapieansätze, die durch Modulation des Immunsystems zur Behandlung von ZNS-Erkrankungen dienen.

 

Forschungsfeld E ⁞ Entwicklungsstörungen im Nervensystem

Koordinatoren: Grüters-Kieslich and Sigrist

Beteiligte Wissenschaftler: Birchmeier, Brecht, Eickholt, Geiger, Grantyn, Haucke, Haynes, Heim, Heinemann, Heinz, Jentsch, Kloetzel, Larkum, Lewin, Poulet, Rosenmund, Scharff, Schmitz, Shoichet, Schülke-Gerstenfeld, Tarabykin, Treier, Vida, Winter

In den letzten beiden Jahrzehnten haben wir neue Einsichten in die Prozesse erhalten, wie die Entwicklung des Nervensystems gesteuert wird. So wurden neue Gene, genetische Codes und molekulare Mechanismen beschrieben, die für Differenzierung und Ausreifung des ZNS von Bedeutung sind. Der rasante Fortschritt bei der Aufdeckung dieser Mechanismen durch die molekulare und zelluläre Neurobiologie eröffnet nunmehr die Möglichkeit, präzise Diagnostikverfahren, gezielte humangenetische Beratung und potentielle Therapieperspektiven in die Neonatologie, pädiatrischen Neurologie und Neuroendokrinologie zu überführen

 

Forschungsfeld F ⁞ Molekulare Neuropathologie der Ionenkanäle und –transporter

Koordinatoren: Plested and Schülke-Gerstenfeld

Beteiligte Wissenschaftler: Brecht, Geiger, Grantyn, Haucke, Heinemann, Jentsch, Larkum, Lewin, Poulet, Rosenmund, Schmitz, Schroeder, Sigrist, Spahn, Vida

Zahlreiche Krankheiten des ZNS beruhen auf einem angeborenen Defekt von Ionenkanäle und -transporter. Solche Defekte stören die Funktion von Proteinen und unterbrechen sowohl zelluläre Prozesse, als auch die schnelle Signalübertragung zwischen den Nervenzellen. Ergänzend zu in vivo Studien werden die biophysikalischen und biochemischen Mechanismen der Kanalrezeptor-Komplexe und deren Zusammensetzung untersucht. Hochdurchsatz-Screening-Methoden werden genutzt, um neue pharmakologische Substanzen zu finden, die auf Ionenkanäle wirken. Umfangreiche Patientenstudien ermöglichen anschließend, Synergien zwischen molekularer und zellulärer Biologie als auch der Neuropathologie zu finden. Somit erhalten wir grundlegende Einblicke in die Pathophysiologie und ermöglichen die Entwicklung neuer Behandlungskonzepte.

 

Forschungsfeld G ⁞ Plastizität

Koordinatoren: Heinz and Rosenmund

Beteiligte Wissenschafler: Birchemeier, Brecht, Eickholt, Flöel, Geiger, Grüters-Kieslich, Haucke, Haynes, Heinemann, Jentsch, Kloetzel, Kühn, Larkum, Otte, Poulet, Scharff, Schmitz, Schülke-Gerstenfeld, Shoichet, Sigrist, Spahn, Tarabykin, Treier, Vida, Winter

Synaptische Plastizität ist wichtig für die Bildung neuronaler Schaltkreise und somit für Lernen und Gedächtnis unerlässlich. Schädigungen und genetische Mutationen zerstören oftmals das Gleichgewicht zwischen neuronaler Erregung und Hemmung, welche ausgeprägten Symptomen wie Epilepsie, psychiatrische Erkrankungen und mentaler Retardation verursachen. Für die Analyse synaptischer Plastizität und Schaltkreisfunktion/-dysfunktion führen wir integrative Untersuchungen von molekularer Manipulation bis neuronalen Netzwerkanalysen und Verhalten durch. Des Weiteren untersuchen wir pathophysiologische Mechanismen mentaler Erkrankungen wie Autismusspektrumstörungen und Patienten mit Bewegungsstörungen, die mit Tiefenhirnstimulation behandelt werden.