Von Sox9 bis Astrozyten – Intrinsische und extrinsische Einflüsse, welche den „Neuron/Glia Switch“ in adulten neuralen Stammzellen des Hippocampus regulieren

• Antragsteller: Dr. Felix Beyer
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Entwicklungsneurobiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460766346

Aufgrund seiner Konnektivität und Plastizität ist der Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus eine einzigartige Struktur im Gehirn. Die anhaltende, adulte Neurogenese (Erzeugung und Integration neuer Neurone durch neurale Stammzellen (NSCs)) garantiert die Fähigkeit eines Individuums, zu lernen und an eine sich ändernde Umgebung anzupassen. Während vorwiegend Neurogenese für die hohe Plastizität im DG verantwortlich ist, deuten neue Daten auf eine aktive Beteiligung von Nischenastrozyten hin. Erwachsene NSCs erzeugen ebenfalls Astrozyten, wenn auch in geringerer Zahl als Neurone. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass das Gleichgewicht zwischen Neuro- und Astrogenese im adulten Hippocampus auch bei Stimuli wie freiwilligem Laufen konstant bleibt. Diese Ergebnisse implizieren die Existenz eines Mechanismus, der die Schicksalsentscheidung adulter NSCs streng reguliert und zu der Frage führt, welche Faktoren für die Steuerung des Verhältnisses von Neuronen zu Astrozyten verantwortlich sind. Der Transkriptionsfaktor Sox9 stellte sich als Hauptregulator des Neuron/Glia-Switches in NSCs während der Entwicklung heraus. Um Mechanismen aufzudecken, die das Gleichgewicht zwischen adulter Neurogenese und Astrogenese vermitteln, werde ich genetische Mausmodelle verwenden, um Sox9 in adulten Hippocampus-NSCs zu entfernen und zu überexprimieren und die Identität neu erzeugter Zellen anhand morphologischer und immunhistologischer Kriterien zu analysieren. Um Mechanismen aufzudecken, durch die Sox9 pro-astrogliale oder anti-neuronale Effekte in NSCs ausübt, werde ich nachgeschaltete Ziele von Sox9 in einer vergleichenden RNA-Sequenzierung unter Verwendung von Sox9-deletierten und ¬ überexprimierenden Tieren identifizieren. In vitro-Experimente zielen darauf ab, durch Sox9-Manipulation vermittelte Effekte zu bestätigen und zu retten, indem NSCs entweder mit shRNA oder überexprimierenden Konstrukten nachgeschalteter Sox9-Zielgene transduziert werden. Neben der intrinsischen Regulation beeinflussen auch neugeborene Neuronen das Stammzellverhalten. Inwieweit gilt dies für Astrozyten? Ich werde untersuchen, ob ein Ungleichgewicht im Verhältnis zwischen neugeborenen Neuronen und Astrozyten das Schicksal der NSCs beeinflusst. Ich erwarte einen Astrogenese-Anstieg bei Überexpression von Sox9. Daher werde ich dieses System nutzen, um die Astrozytenzahl im adulten DG auf Kosten neuer Neurone zu erhöhen. Anschließend wird die Sox9-Expression durch Anwendung von Doxycyclin auf ein Wildtyp-Niveau wiederhergestellt. So werde ich untersuchen, ob eine „Überbevölkerung“ des DG durch Astrozyten die Entscheidungen des Zellschicksals von Hippocampus-NSCs beeinflusst. Meine Forschung wird unser Verständnis der intrinsischen und extrinsischen Regulation, die das Verhalten adulter NSCs und damit die Plastizität des Hippocampus steuert, fördern. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um die glio- und neuropathologischen Phänotypen und ihren Beitrag zu Hirnkrankheiten besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle