Stammzell-abgeleitete Modelle für die Neurotoxikologie, -pharmakologie und -infektiologie
Der Fokus der Arbeitsgruppe liegt auf der Entwicklung und Anwendung von Stammzell-basierten Modellen (iPSCs), die das Nervensystem nachbilden und damit zur Reduktion von Tierversuchen nach dem 3R-Prinzip (Replace, Reduce, Refine) beizutragen. Diese Modelle werden genutzt, um Fragestellungen der Neurotoxikologie, -pharmakologie und -infektiologie zu beantworten: Chemikalien und Medikamente werden auf toxikologische und pharmakologische Wirkungen im Nervensystem getestet, ebenso wie Infektionen die Entwicklung des Nervensystems stören – für translationale Lösungen in Human- und Veterinärmedizin (One Health).
Neurotoxikologie und -pharmakologie
Die Arbeitsgruppe testet die Potenz von Botulinumneurotoxinen in iPSC-abgeleiteten Motorneuronen, um tierfreie Alternativen zu Tierversuchen in der pharmakologischen Potenztestung zu entwickeln. Mit myelinisierenden Schwann-Zellen und Neuronen in 3D-Modellen werden Chemikalien auf demyeliniserende Eigenschaften an peripheren Nerven geprüft – im Rahmen eines EU-Projekts entstehen hier innovative, tierfreie Modelle für die Chemikalien-Risikobewertung. In einem innervierten Hautmodell quantifiziert die Arbeitsgruppe, wie toxische und pharmakologische Substanzen sensorisches Neuritenwachstum beeinflussen, Neuropeptid-Freisetzung verändern und Genexpression unter chronischen Schmerzbedingungen modulieren, um neue Wirkstoffe gegen chronische Schmerzen tierversuchsfrei testen zu können. Ergänzt werden diese Arbeiten durch die Entwicklung eines Modells zur Prüfung neuroprotektiver Wirkungen bei intrauterinen Wachstumsstörungen (IUGR) während der embryo-fetalen Entwicklung.
Infektiologie
Neurosphären als iPSC-basiertes Modell der Gehirnentwicklung werden eingesetzt, um die Wirkung von Pathogenen wie Listeria monocytogenes oder dem Venezolanischen Pferde-Enzephalitis-Virus (VEEV) zu untersuchen: Wir analysieren Infektionsmechanismen neuraler und gliaer Zellen, Beeinträchtigungen von Differenzierung, Neuritenwachstum und Migration – inklusive Netzwerkanalysen mittels Multi-Electrode-Arrays sowie Multi-OMICS-Ansätzen. Ergänzt werden diese Arbeiten durch Zoonosenforschung in spezies-spezifischen Darm-Organoiden.
Proteoglykan-Forschung
Zudem arbeiten wir an der Visualisierung und Quantifizierung von Veränderungen der Proteoglycan-Strukturen auf neuralen Zellen in 3D-Modellen nach Behandlung mit toxikologischen und infektiösen Stressoren.
