Charakterisierung der Zelldiversität im Akzessorischen Riechkolben durch Kombination von Einzelzell-Transkriptom-Analysen und elektrophysiologischen Ansätzen.

• Antragsteller: Andres Alberto Hernandez-Clavijo, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552800903

Chemosensorik, die Fähigkeit des Organismus, chemische Moleküle der Umgebung zu wahrzunehmen, spielt eine entscheidende Rolle für Physiologie und Verhalten. Bei Säugetieren werden zwei primäre chemosensorische Systeme unterschieden: das Hauptolfaktorische System, das für die Detektion von allgemeinen Geruchsstoffen verantwortlich ist, und das Akzessorische Olfaktorische System (AOS), das Pheromone und andere soziale Signale erfasst, die direkte Verhaltensreaktionen steuern. Während das Hauptolfaktorische System weitgehend gut charakterisiert sind, so besitzen wir nur ein rudimentäres Verständnis der strukturellen und funktionalen Organisation des AOS. Das AOS umfasst drei Hauptstrukturen: i) das Vomeronasalorgan, ii) den Akzessorischen Riechkolben (AOB) und iii) den Komplex aus Amygdala und Hypothalamus. Konzeptuell bilden diese Strukturen ein relativ einfaches Detektor-Prozessor-Effektor-System. Trotz seiner entscheidenden Rolle bei der sozialen und sexuellen Kommunikation bleibt die strukturelle und funktionale Organisation des AOB jedoch weitgehend unaufgeklärt. Dabei bietet die vergleichsweise einfache Organisation des AOS eine einzigartige Gelegenheit, die subkortikale Verarbeitung sensorischer Informationen zu untersuchen, und dabei die neuronalen Kontrollmechanismen grundlegender stereotyper Verhaltensweisen aufzuklären. Der vorliegende Antrag skizziert einen integrierten, facettenreichen Ansatz zur Entschlüsselung der zellulären AOB Zusammensetzung im Mausmodell. Die methodische Strategie kombiniert Einzelkernsequenzierung (snRNAseq), bioinformatische Expressionsanalytik, Zellkartierung sowie die elektrophysiologische Charakterisierung und hochauflösende 3D-Rekonstruktion von AOB-Neuronen. Meine Pilotstudien demonstrieren die Durchführbarkeit der vorgeschlagenen Ansätze. Um einen umfassenden Einzelzell-Transkriptom Datensatz für den AOB zu generieren, schlage ich ein Dissektionsverfahren vor, das eine qualitative und quantitative Bewertung der AOB-Extraktion gewährleistet. Anschließend wird die snRNAseq das Transkriptions-Profil der AOB Zellen extrahieren, wodurch die bioinformatische Identifizierung von Zellpopulationen und spezifischen Marker-Genen ermöglicht wird. Die Verteilung spezifischer AOB Zellpopulationen wird mittels In-situ Hybridisierung und immunhistochemischer Analysen bewertet. Patch-Clamp Ableitungen werden das elektrophysiologische Profil einzelner AOB-Neuronen aufklären und die transkriptombasierte Klassifizierung ergänzen. Post-hoc-Färbungen ermöglichen schließlich die morphologische 3D-Rekonstruktion elektrophysiologisch charakterisierter Zellen. Die Kombination solch vielfältiger Ansätze wird eine robuste Klassifizierung und Charakterisierung der zellulären Vielfalt im AOB Maus garantieren. Angesichts des Einflusses von Pheromonen auf geschlechtsspezifische Verhaltensweisen werden die Experimente in männlichen und weiblichen AOB Proben vergleichend durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen