Mechanismen induzierter Plastizität des Gehirns

Dr. Caghan Kizil

Forschungsschwerpunkte

In unserem Labor untersuchen wir mit experimentellen Modellen, ob eine erhöhte Aktivität neuraler Stammzellen (induzierte Plastizität) und die Bildung neuer Neuronen (regenerative Neurogenese) eine Behandlungsoption gegen die Alzheimer-Krankheit sein könnte.

In einem neurodegenerativen Zustand des menschlichen Gehirns ist neben den degenerierenden Neuronen die Unfähigkeit der neuralen Stammzellen, neue Neuronen zu produzieren, eine Barriere zur Heilung. Selbst wenn die pathologischen Täter neuronaler Degeneration umgangen werden, findet die funktionelle Erholung aufgrund des Fehlens einer neuen Neurogenese im Säugetier-Nervensystem nicht statt. So können neurodegenerative Erkrankungen auch als "Stammzellkrankheiten" betrachtet werden (Cosacak et al., 2015; Tincer et al., 2016; Kizil, 2018).

Wir haben Zebrafische als Modellorganismus verwendet, der verlorene Neuronen effizient regenerieren kann. Nach der Generierung von Neurodegenerationsmodellen im adulten Zebrabärblingsgehirn fanden wir heraus, dass die Regenerationsfähigkeit des Zebrafischgehirns von der Induktion spezifischer regenerationsassoziierter Programme abhängt, die die Re-Entwicklungsprogramme von Neuronen aktivieren (Bhattarai et al., 2016, 2017a, 2017b; Cosacak et al., 2017). Dieses Verständnis ist wichtig, um zu zeigen, dass die Neuentwicklung von verlorenem neuralem Gewebe neurale Stammzellen benötigt, um spezielle Programme zu induzieren, um eine erfolgreiche regenerative Reaktion zu ermöglichen.

Unsere Forschung zielt darauf ab, die regenerativen und Entwicklungsprogramme von neuralen Stammzellen im Zebrafisch zu verstehen, um eine erfolgreiche Proliferations-Differenzierung-Entwicklungskaskade für Neuronen in menschlichen Gehirnen zu induzieren und dieses Wissen für die Entwicklung von Stammzell-basierten Therapien zur Heilung der Alzheimer-Krankheit beim Menschen nutzbar zu machen .

Um als vergleichendes experimentelles Modell für den Zebrafisch zu dienen, haben wir auch in vitro ein dreidimensionales menschliches Gehirn-Kultursystem erzeugt, indem neurale Stammzellen verwendet wurden, die zu einer gewebemimetischen Modellierung der menschlichen neuronalen Entwicklung und Degeneration führen. Unter Verwendung dieser beiden Systeme in vergleichender Weise haben wir mehrere Regenerationsfaktoren identifiziert, die die neurale Entwicklung des Menschen erleichtern und die gehinderte Plastizität menschlicher neuraler Stammzellen bei Krankheitszuständen verbessern (Papadimitriou et al., 2018).

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