AG Fritsche: Entwicklung von Alternativmethoden zur umwelttoxikologischen Testung

Projekte

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gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Gegenwärtig wird die biologische Applikationsdomäne des „Neurosphären-Assay“ innerhalb einer integrierten Teststrategie für DNT ebenso wie die human-spezifische Zellsignalwege während der NPC-Entwicklung durch die Durchführung von „-omik“ Analysen evaluiert. Weiterhin wird der Einfluss spezifischer Signalwegsinhibitoren und Umweltchemikalien auf den Neurosphären Assay untersucht, um Signalweg-bezogene „Fingerprints“ für DNT zu generieren.

Die wichtigen Kooperationspartner sind Prof. Karl Köhrer (BMFZ, Universitätsklinikum Düsseldorf), Dr. Cornelia Prehn (Helmholtz Zentrum München) und Maria Teresa Colomina (Universität Rovira i Virgili).

Schilddrüsenhormon

gefördert durch die US Environmental Protection Agency (US-EPA, Star Grant) sowie bis Ende 2014 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Das Schilddrüsenhormon (Thyroid Hormone – TH) ist der am längsten bekannte Einflussfaktor der Gehirnentwicklung. Es besteht jedoch ein hochgradiger Datenmangel bezüglich des Verständnisses von TH Transport und der spezifischen TH Wirkung innerhalb individueller Gehirnzelltypen. Wir untersuchen zell- und speziestypische Transportwege ebenso wie die TH-Abhängigkeit individueller neuronaler Entwicklungsprozesse im Spezies-spezifischen Zusammenhang. Diese Daten sollen die Grundlage für ein besseres Verständnis von zellulärer TH-Störung durch Umweltchemikalien bilden. Weiterhin sollen sie zum Aufbau von TH-abhängigen AOPs beitragen und dabei helfen, spezifische Assays zu entwickeln um TH-Disruptoren schnell und verlässlich zu identifizieren.

Wichtigste Kooperationspartner sind Prof. Pamela J. Lein (UC Davis, USA), Prof. Thomas Scanlan (Oregon Health & Science University, USA), Tom Knudsen, Kevin Crofton (beide US-EPA), Dr. Heike Heuer und Dr. Joachim Altschmied.

Omnisphero

Für eine effizientere Testung von Chemikalien wird die Verwendung von ‚high content‘ Analysen (HCA) empfohlen. Da die meisten Analyseprogramme speziell für reine Neuronenkulturen bei niedrigen Zelldichten entwickelt worden sind, können heterogene 3D Kulturen mit hohen Dichten nicht mit diesen Programmen evaluiert werden. Daher haben wir die neue Software Omnisphero entwickelt, um relevante Endpunkte im Neurosphären Assay mit hoher Genauigkeit und Präzision zu untersuchen. Omnisphero wurde als benutzerfreundliche Software entwickelt, in dem intuitive, überwacht lernende Algorithmen verwendet werden, die eine schnellere Integration in die täglichen Laborroutinen erlauben (www.omnisphero.com). In Zukunft wird dieses Programm eine automatische Analyse aller relevanten Endpunkte des Neurosphärenmodels erlauben und Analysen von Mechanismen hochkomplexer Endpunkte ermöglichen, wie etwa neurale Migration auf einem Gliazell-Gerüst in vitro.

Hauptkooperationspartner ist Prof. Axel Mosig (Ruhr Universität Bochum).

Molekulare Aspekte der Hautalterung

Die Haut altert sowohl intrinsisch (die rein chronologische Alterung), als auch extrinsisch (beeinflusst durch äußere Faktoren wie z.B. UV-Strahlung). In der extrinsischen Hautalterung findet ein vermehrter Abbau von Kollagen durch das Kollagen-abbauende Enzym Matrixmetalloproteinase-1  (MMP-1) statt, welches sowohl nach UV-Strahlung, als auch nach Zigarettenrauch sowie Fahrzeug-assoziierter Partikelemission (beide enthalten polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel Benzo(a)pyren (B(a)P) auf reguliert wird. Da sowohl UV-Strahlung, als auch B(a)P zu einer intrazellulären Aktivierung des Arylhydrokarbon Rezeptors führen, untersuchen wir die Rolle dieses Moleküls in der extrinsischen Hautalterung.

Hauptkooperationspartner sind Dr. Thomas Haarmann-Stemmann, Dr. Susanne Grether-Beck, Prof. Jean Krutmann, Prof. Petra Boukamp (alle IUF), Prof. Karl Köhrer, Prof. Kai Stühler (beide BMFZ, Universitätsklinikum Düsseldorf), Prof. Monika Schäfer-Korting (FU Berlin), Prof. Jens Fischer (Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf), Prof. Fritz Boege (Universitätsklinikum Düsseldorf).

Molekulare Untersuchungen an Patienten mit genetischem Defekt in der Nukleotidexzisionsreparatur unter Anwendung von iPS Zellen

gefördert durch iBrain – Interdisziplinäre Graduiertenschule für Gehirnforschung und translationale Neurowissenschaften an der Heinrich-Heine-Universität

Patienten mit einem genetischen Defekt in der Nukleotidexzisionsreparatur zeichnen sich durch eine hohe Photosensitivität aus. Gleichzeitig weisen sie neurologische Symptome auf, obwohl das zentrale Nervensystem durch die Schädeldecke gegen UV-induzierte DNS-Schäden geschützt ist. Cockayne Syndrome (CS) ist eine solche Krankheit, die durch eine Mutation im Cockayne Syndrome A (CSA) oder B (CSB) Gen ausgelöst wird, wobei die Mehrheit der Patienten einen Defekt im CSB Gen aufweist. Um den Grund für die neurologischen Defekte von CSB zu identifizieren, arbeiten wir mit humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPS) von CSB Patienten, die wir in Neurosphären differenzieren und auf Unterschiede in der neuronalen Entwicklung mit gesunden Kontrollen vergleichen.

Hauptkooperationspartner sind Prof. Jean Krutmann (IUF), Prof. Dieter Willbold (FZ Jülich), Prof. James Adjaye (Universitätsklinikum Düsseldorf) und Prof. Jean-Marc Egly (Institut Génétique Biologie Moléculaire Cellulaire, Straßburg).