Forschung
Im Zentrum der Forschung von NeuroCure stehen zerebrovaskuläre Erkrankungen, Neuroinflammation und Störungen funktioneller Netzwerkstrukturen mit Fokus auf typische neurologische Erkrankungen wie Schlaganfall, Multiple Sklerose, Epilepsie und anderen Entwicklungsstörungen des Gehirns. Diese Schwerpunkte werden in sechs thematischen Bereichen (A-F) bearbeitet. Dem translationen Forschungsansatz folgend sind jeweils ein Grundlagenforscher und ein praktizierender Mediziner gemeinsam für ein Forschungsgebiet verantwortlich.
Forschungsfeld A: Schadensmechanismen
Forschungsfeld B: Endogene ZNS-Protektion
Forschungsfeld C: Regeneration
Forschungsfeld D: Interaktionen zwischen Nerven- und Immunsystem
Forschungsfeld E: Entwicklungsstörungen im Nervensystem
Forschungsfeld F: Plastizität
Forschungsfeld A:
Schadensmechanismen
Hirnzellen vor dem Untergang zu schützen ist eine der wesentlichen Herausforderungen bei akuten und chronischen neurodegenerativen Erkrankungen. Neuere Befunde zeigen, dass hierbei eine weitgehende Überlappung von Zelltodmechanismen vorliegt: Unabhängig von den krankheitsspezifischen Auslösern führen evolutionär bedingte und stereotype Abläufe zum Absterben von neuronalen, glialen und vaskulären Zellen. NeuroCure-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben bereits eine Reihe solcher Mechanismen erstmals beschrieben und charakterisiert, und dabei neue therapeutische Prinzipien entdeckt, von denen einige derzeit in klinischen Studien geprüft werden. Basierend auf diesen Vorbefunden suchen die NeuroCure-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun gemeinsam nach weiteren Schadensmechanismen und damit neuen therapeutischen Ansätzen. Im Fokus sind hierbei zunächst u.a. aberrante Zellzyklusaktivität, epigenetische Mechanismen, das Ubiquitin-Proteasom-System und die Proteinfehlfaltung, Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke, aber auch klinische Phase-II-Studien bei der Subarachnoidalblutung. Damit stellt das Verständnis und die Unterbrechung von Schadenskaskaden bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) ein wesentliches Ziel von NeuroCure dar, welches wir sowohl in präklinischen als auch klinischen Ansätzen verfolgen.
Forschungsfeld B:
Endogene ZNS-Protektion
Das gemeinsame Ziel der NeuroCure-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist es, die hirneigenen Schutzmechanismen zu verstehen und die zugrundeliegenden Signalkaskaden therapeutisch zu nutzen, um innovative Behandlungsformen für Schlaganfall, Multiple Sklerose und Epilepsie zu entwickeln. Dabei richten sich unsere Strategien unter anderem auf die protektiven Effekte von HIF-1 und Erythropoietin, die Präkonditionierung mittels der Hochregulierung der endothelialen Stickstoffmonoxid Synthase, auf die schützenden Effekte von Multi-Drug-Transportern bei Funktionsstörungen der Blut-Hirn-Schranke sowie auf epigenetische Modulation. Diese innovativen therapeutischen Ansätze zur Nutzung endogener Reparaturmechanismen können in naher Zukunft auch von klinischem Nutzen für Schlaganfallpatienten sowie Patienten mit anderen Gehirnerkrankungen sein.
Das zentrale Nervensystem (ZNS) vermag sich nach einer Schädigung kaum zu regenerieren. Wir haben es uns zum langfristigen Ziel gesetzt, neurologische Funktionen durch eine strukturelle Rekonstitution des Gehirns nach Schädigung oder Erkrankung wiederherzustellen. Dabei wollen wir funktionsuntüchtige oder untergegangene Nervenzellen und Myelinscheiden ersetzen, die Regeneration von Nervenfaser stimulieren und Plastizität fördern. Zu diesem Zweck nutzen wir das therapeutische Potential adulter Stammzellen des Knochenmarks und des ZNS sowie stammzellbasierte Methoden der Gentherapie. Darüber hinaus wollen wir das Auswachsen von Axonen und die Ausbildung neuer synaptischer Kontakte nicht degenerierter Fasern nach einem Schaden stimulieren. Wir hoffen, die Heilung des Gehirns durch ein besseres Verständnis und die Ausnutzung der komplexen Interaktionen zwischen Nervensystem, Immunsystem und hämangiopoetischem System nach Schädigung oder Erkrankung besser fördern zu können.
Forschungsfeld D:
Interaktionen zwischen Nerven- und Immunsystem
Neuere Erkenntnisse belegen, dass immunologische Prozesse nicht nur in klassisch entzündlichen Erkrankungen des zentrale Nervensystems (ZNS) wie z.B. Multiple Sklerose, eine wesentliche Rolle spielen, sondern auch in primär nicht entzündlichen Kran wie dem Schlaganfall und der Epilepsie. In allen diesen Erkrankungen interagieren Immunzellen mit den Zellen des ZNS. Obwohl sich die auslösenden Prozesse wesentlich unterscheiden, gehen wir von gemeinsamen zugrunde liegenden Mechanismen aus. Diese Prozesse sollen mittels molekular- und zellbiologischer Methoden in Kombination mit modernern Bildgebungsverfahren des Gehirns untersucht werden. Zur Anwendung kommen in vitro und in vivo Ansätze in Verbindung mit verschiedenen Tiermodellen für akute und chronische Erkrankungen des ZNS. Unser Ziel ist es, den Einfluss von entzündlichen und regulatorischen Immunzellen auf Zellen des ZNS sowohl unter Berücksichtigung direkter Zell-Zell-Wechselwirkungen als auch löslicher Faktoren zu analysieren. Zudem wollen wir aufklären, welche Fähigkeiten das ZNS unter pathologischen Bedingungen besitzt, eine Immunantwort vor Ort zu modulieren. Durch eine enge Verknüpfung von präklinischen Experimenten mit geplanten klinischen Studien wollen wir die Rolle der Immunantwort im ZNS bei diesen Krankheiten verstehen. Im Focus von NeuroCure steht die Entwicklung neuer, innovativer Therapieansätze, die durch Beeinflussung des Immunsystems zur Bekämpfung von ZNS-Erkrankungen beitragen.
Forschungsfeld E:
Entwicklungsstörungen im Nervensystem
In den letzten beiden Jahrzehnten hat sich ein neues Verständnis der Prozesse ergeben, welche die Entwicklung des Nervensystems kontrollieren. Im Besonderen sind Gene, genetische Codes und molekulare Mechanismen beschrieben worden, die für die Musterbildung, die Differenzierung und Ausreifung des Nervensystems von Bedeutung sind. Die rasanten Fortschritte bei der Entdeckung dieser Mechanismen durch die molekulare und zelluläre Neurobiologie eröffnen nunmehr die Möglichkeit, dieses Wissen in den klinischen Kontext der Neonatologie, pädiatrischen Neurologie und Neuroendokrinologie zu stellen. Hierdurch gelingt es, einerseits präzise diagnostische Strategien einzusetzen sowie eine spezifische genetische Beratung durchzuführen, andererseits aber auch neue therapeutische Perspektiven zu entwickeln.
Die langfristigen Folgen einer cerebralen Läsion werden durch ontogenetische, erfahrungsabhängige und homeostatische Plastizität bestimmt. Die Erforschung der elementaren Entwicklungs- und Regenerationsprozesse sowie die Identifi kation der beteiligten Moleküle durch die Grundlagenforschung sind ein entscheidender und unverzichtbarer Bestandteil der NeuroCure-Initiative. In der Tat konnte kürzlich für Transkriptionsfaktoren mit einer Funktion in der embryonalen Musterbildung auch eine Beteiligung an läsionsinduzierter Reorganisation nachgewiesen wer den. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unseres Konsortiums untersuchen systematisch die Veränderungen der Genexpression durch physiologische und pathophysiologische neuronale Aktivität. Dabei wurden eine Reihe von Genen identifi ziert, deren Beteiligung an synaptischer Transmission und Plastizität von uns erforscht wird. Darüber hinaus untersuchen wir synaptische Funktionen während und nach cerebralen Läsionen, die durch cerebrovaskuläre Erkrankungen, Neuroinflammation und Störungen der Netzwerkentwicklung hervorgerufen werden können. Die Entschlüsselung der kausalen Mechanismen und der daran beteiligten Signalwege wird entscheidend zur Identifi kation neuer Therapieansätze beitragen, um Fehlentwicklungen bei der Netzwerkbildung zu verhindern.
