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Arbeitsgruppe Zelluläre Neurophysiologie

Die AG Zelluläre Neurophysiologie (Leiter: Dr. Moritz Frech) befasst sich mit der Generierung und Charakterisierung von Modellsystemen neurodegenerativer Erkrankungen, welche auf der hiPSC-Technologie beruhen. Im Vordergrund stehen Patienten-spezifische neuronale Modelsysteme, die mit Hilfe von hiPSCs aus Hautfibroblasten von NPC1-Patienten generiert werden.

Diese neuronalen Zellsysteme werden unter anderem mit funktionellen elektrophysiologischen Methoden, wie der Patch Clamp-Technik aber auch mit molekularbiologischen Methoden wie qRT-PCR, Western Blot oder immunzytochemischen Färbungen charakterisiert. Die Analysen dienen dazu, ein tieferes Verständnis der pathogenen Prozesse in den betroffenen Zellen zu gewinnen und so Therapieansätze entwickeln zu können, die den Krankheitsverlauf positiv beeinflussen.

AG Zelluläre Neurophysiologie

Dr. Moritz Frech (AG-Leiter)
Alexandra Jürs (MD Studentin)
Maik Liedtke (PhD Student)
Michael Rabenstein (PhD Student)
Christin Völkner (PhD Studentin)
Nico Murr (MSc Student)

Abbildung A: Hautfibroblasten von NPC1 Patienten zeigen in der Filipinfärbung typische Anreicherungen von Cholesterol, die sich als helle Areale um den Zellkern darstellen. (verändert nach Trilck et al, 2013, Orph. J. Rare Dis.)


Abbildung B: Fibroblasten von Patienten können in sogenannte Patienten-spezifische induzierte pluripotente Stammzellen reprogrammiert werden. Diese Zellen bilden typischerweise Kolonien und weisen einen pluripotenten Status auf. D.h. diese Zellen können durch gezielte Manipulation in die verschiedensten Zellarten des menschlichen Körpers ausgereift werden. (verändert nach Trilck et al, 2013, Orph. J. Rare Dis.)


Abbildung C: Die in (B) abgebildeten hIPSC können gezielt in z.B. in Nervenzellen (Neuronen) ausgereift werden. Die Abbildung in (C) zeigt neuronal differenzierte Zellen, welche das Neuronen-spezifische Proteine MAP2 exprimieren. (verändert nach Trilck et al, 2013, Orph. J. Rare Dis.)


Abbildung D: Mittels elektrophysiologischer Untersuchungen lassen sich funktionelle Profile neuronal ausgereifter Zellen erstellen. Anhand dieser können Abweichungen z.B. in der Signalweiterleitung der Zellen untersucht werden, die evtl. eine Rolle in neurodegenerativen Erkrankungen spielen. Der obere Einsatz in (D) zeigt eine Messung von Natrium-und Kaliumströmen, die typisch für Nervenzellen sind. Der untere Einsatz zeigt postsynaptische Ströme, die eine Ausreifung eines funktionellen Netzwerkes belegt.