Untersuchung neuroinflammatorischer, axonaler Läsionen in Nanoskala-Auflösung

• Antragstellerin: Dr. Ivana Nikic-Spiegel
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317530061

Multiple Sklerose ist die Hauptursache für nicht unfallbedingte, körperliche Behinderungen junger Erwachsener. Gegenwärtige Therapien können inflammatorische Phasen der Erkrankung modulieren, jedoch nicht das Fortschreiten der Erkrankung verhindern. Das pathologische Korrelat irreversibler Defizite besteht in axonalen Schädigungen. Zur Entwicklung von Therapien müssen wir den zugrunde liegenden Prozess verstehen. Ich habe früher eine neue Form axonaler Schädigungen entdeckt, die sogenannte fokale axonale Degeneration (FAD). In vivo Mikroskopie hat gezeigt, dass FAD ein sequentieller Prozess ist, charakterisiert durch intermediäre axonale Schädigungen. Ich konnte zeigen, dass der Prozess im initialen Stadium vollständig regenerieren kann. Somit gibt es ein therapeutisches Zeitfenster, in dem axonale Schädigungen geheilt werden können. Bis jetzt ist noch unklar, wie dieser Prozess auf molekularer Ebene abläuft und warum einzelne Axone irreversible Schädigungen entwickeln und andere Axone regenerieren.Ziel dieser Arbeit war, die in meinen früheren Arbeiten identifizierten Lokalisationen initialer axonaler Schädigung, die sogenannten Ranvier’schen Schnürringe, auf molekularer Ebene zu untersuchen. Es sollte eruiert werden, wie sich deren Architektur unter neuroinflammatorischen Bedingungen ändert. Des weiteren sollten die dynamischen Änderungen der axonalen Struktur, als auch das Zytoskelett und die Membran mit den ihr innewohnenden Proteinen hinsichtlich ihres Beitrags zur Regeneration axonaler Schädigungen analysiert werden. Zur Beantwortung dieser Fragen entwickelten wir ein in vitro-Modell, welches eine bessere Kontrolle über axonale Schädigungen ermöglicht. Wir kombinierten diesen Schritt mit der Weiterentwicklung von genetisch kodierten Werkzeugen zur seiten-spezifischen Einführung kleiner, photostabiler Fluoreszensfarbstoffe in Neuronen. Diese Kombination ermöglichte eine einzigartige Perspektive zur Erforschung molekularer Mechanismen axonaler Schädigungen.Bei diesem Fortschritt sind wir auf ein neues Resultat gestoßen, das wir im 6. Jahr genauer untersuchen möchten: Wir beobachteten Akkumulationen von Neurofilament-Leichtketten (NFL) im Zellkern der Neuronen. Akkumulationen von NFL in Zellkörpern und axonalen Schwellungen abgestorbener Neuronen sind zwar beschrieben, aber nicht direkt im Zellkern. Wir werden dieses Ergebnis mit Hilfe von hochauflösender Mikroskopie lebender Zellen unter Zuhilfenahme unserer neuen Proteinmarkierung näher erforschen. Mittels Proteinmarkierung wollen wir auch die Interaktionen der NFL klären, um deren Interaktionspartner in gesunden und geschädigten Neuronen zu analysieren. Betrachtet man das Potential von NFL als Biomarker bei vielen neurologischen Erkrankungen, ist ein Verständnis der Antwort von NFL auf Verletzungen sowohl auf zellulärer, als auch auf molekularer Ebene von hoher Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen