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Forschung

Es ist schon seit langer Zeit bekannt, dass Störungen im Serotoninhaushalt eine Ursache für verschiedene Erkrankungen, wie Angst und Depressionen sein können. Speziell die 5-HT1 Autorezeptoren, serotonerge G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), welche die Ausschüttung von Serotonin (5-HT) regulieren, sind für den Serotoninhaushalt entscheidend.
Diese Autoregulation des serotonergen Systems interessiert mich besonders, da vermutlich Veränderungen innerhalb dieser intrazellulären Signalkaskaden für unterschiedlichste psychiatrische Erkrankungen verantwortlich sind. Interessanterweise gibt es diese GPCRs auch auf nicht serotonergen Neuronen (Heteroregulation) des zentralen Nervensystems (ZNS), wo ihre Aktivierung verschiedene Auswirkungen haben kann. Es ist jedoch unklar, in welchem Maße auch die Heterorezeptoren Einfluss auf Angsterkrankungen und Depressionen nehmen.

Bislang konnten diese intrazellulären Signalwege nicht gezielt untersucht werden, da die Möglichkeit fehlte, sie mit hoher zeitlicher und räumlicher Kinetik anzuschalten. Abhilfe schafft hier eine neue Methode der Optogenetik. Diese Methode basiert auf der Idee, die Aktivität und Signalwege innerhalb des ZNS mit Licht zu modulieren. Die Optogenetik hat bereits viele Bereiche der neurowissenschaftlichen Forschung revolutioniert.
In diesem Zusammenhang machen wir uns nun verschiedene Opsine zu Nutze, um spezifisch mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung intrazelluläre Signalwege über Licht anzuschalten.

Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden haben wir lichtaktivierbare serotonerge (5-HT1) Rezeptorchimären entwickelt, die die gleichen intrazellulären Signalwege wie die nativen Rezeptoren anschalten. Gemeinsame oder unabhängige Stimulation der Rezeptorchimären innerhalb und außerhalb des serotonergen Systems wird von uns verwendet, um ängstliches und depressives Verhalten von Wildtyp oder 5-HT1 Knockout Mäusen zu untersuchen. Wir wollen mit diesen neuen optogenetischen Werkzeugen verstehen, inwieweit serotonerge Signalwege am Ursprung und der Entwicklung von Angsterkrankungen und Depressionen beteiligt sind. Unsere Grundlagenforschung soll langfristig dazu beitragen, neue therapeutische Ansätze für die Behandlung von emotionalen Erkrankungen zu entwickeln.

Expression von Channelrhodopsin im IL
Expression von Channelrhodopsin 2 in der IL Region des mPFC der Maus

Störungen im Serotoninhaushalt können eine Ursache für verschiedene Erkrankungen, wie Angst und Depressionen sein. Speziell die 5-HT1 Autorezeptoren, serotonerge G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), welche die Ausschüttung von Serotonin (5-HT) regulieren, sind für den Serotoninhaushalt entscheidend. Diese Autoregulation des serotonergen Systems interessiert uns besonders, da vermutlich Veränderungen innerhalb dieser Signalkaskaden für unterschiedlichste psychiatrische Erkrankungen verantwortlich sind. Interessanterweise gibt es diese GPCRs auch auf nicht serotonergen Neuronen (Heteroregulation) des zentralen Nervensystems (ZNS), wo ihre Aktivierung verschiedene Auswirkungen haben kann. Es ist jedoch unklar, in welchem Maße auch die Heterorezeptoren Einfluss auf Angsterkrankungen und Depressionen nehmen. Bislang konnten diese intrazellulären Signalwege nicht gezielt untersucht werden, da die Möglichkeit fehlte, sie mit hoher zeitlicher und räumlicher Kinetik anzuschalten. Abhilfe schafft hier eine neue Methode der Optogenetik.

Optogenetik Maus
Optogenetische Lichtstimulation im Hirngewebe während Verhaltensexperiment

Diese Methode basiert auf der Idee, die Aktivität und Signalwege innerhalb des ZNS mit Licht zu modulieren. Die Optogenetik hat bereits viele Bereiche der neurowissenschaftlichen Forschung revolutioniert. In diesem Zusammenhang machen wir uns nun verschiedene Opsine zu Nutze, um spezifisch mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung intrazelluläre Signalwege über Licht anzuschalten. Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden haben wir lichtaktivierbare serotonerge (5-HT1) Rezeptorchimären entwickelt, die die gleichen intrazellulären Signalwege wie die nativen Rezeptoren anschalten.

Gemeinsame oder unabhängige Stimulation der Rezeptorchimären innerhalb und außerhalb des serotonergen Systems wird von uns verwendet, um ängstliches und depressives Verhalten von Wildtyp oder Knockout Mäusen zu untersuchen. Wir möchten mit diesen neuen optogenetischen Werkzeugen verstehen, inwieweit serotonerge Signalwege am Ursprung und der Entwicklung von Angsterkrankungen und Depressionen beteiligt sind. Unsere Grundlagenforschung soll langfristig dazu beitragen, neue therapeutische Ansätze für die Behandlung von emotionalen Erkrankungen zu entwickeln.