Hochgeschwindigkeits-Mikroskop für Lebendzell-Beobachtung

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183110665

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die bisher mit Hilfe des Hochgeschwindigkeits-Mikroskops publizierten Daten fokussierten auf die Interaktion von technischen Nanopartikeln mit verschiedenen Zellen, v.a. Makrophagen und Endothelzellen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden auch zur Entwicklung eines dreidimensionalen stochastischen Transportmodells benutzt. Mit Hilfe dieses Modells konnte ein Zusammenhang zwischen Aufnahmemechanismen und intrazellulärer Lokalisation von Nanopartikeln hergestellt werden. Darüber hinaus wurden verschiedene Motor-getriebene Transportprozesse in unterschiedlichen Zelltypen untersucht. Im Zusammenhang mit axonalem Transport wurde die Dynamik von Mikrotubuli (MT) in Axonen nachverfolgt und damit die Struktur des MT rekonstruiert. Diese Daten wurden - genauso wie die Trajektorien von Vesikeln - zur Entwicklung und Validierung eines stochastischen Transportmodells verwendet. Ziel der Untersuchungen war es, Mechanismen für effektiven bidirektionalen Transport in Axonen zu identifizieren. Insgesamt wurden unter Nutzung des Hochgeschwindigkeits–Mikroskops bisher 18 Abschlussarbeiten angefertigt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Boundary-induced orientation of dynamic filament networks and vesicle agglomerations. Phys Rev E 84 060902 (R) (2011)
  Greulich P, Santen L
  
• Cytoskeletal dynamics in TNT formation and functioning in endothelial cells. The 3rd EMBO Meeting Advancing the life sciences, Austria (2011). The 27th European Cytoskeletal Forum Meeting “Novel Biophysical Approaches in the Investigation of the Cytoskeleton”, Hungary (2012)
  Astanina K, Koch M, Kiemer AK
  
• Activation of Rac1 GTPase by nanoparticulate structures in human macrophages. Eur J Pharm Biopharm 84:315-324 (2013)
  Diesel B, Hoppstädter J, Hachenthal N, Zarbock R, Cavelius C, Wahl B, Thewes N, Jacobs K, Kraegeloh A, Kiemer AK
  
• Iron oxide nanoparticles: intracellular transport and localization. BMBF Cluster Meeting NanoCare, Germany (2013)
  Astanina K, Kiemer AK
  
• Anomalous diffusion of self-propelled particles in directed random environments. Phys. Rev. E 90, 030701 (R)
  Shaebani MR, Sadjadi Z, Sokolov IM, Rieger H, Santen L
  
• Environmental control of microtubule-based bidirectional cargo transport. EPL 18004 (2014)
  Klein A, Appert-Rolland C, Santen L
  
• Fluktuation effects in bidirectional cargo transport. EPJST The European Physical Journal Special Topics, December 2014, Volume 223, Issue 14, pp 3215–3225
  Klein S, Appert-Rolland C, Santen L
  
• Intercellular communication between endothelial cells via tunneling nanotubes proceedings. The FEBS EMBO 2014 Conference, France (2014)
  Astanina K, Koch M, Jüngst C, Zumbusch A, Kiemer AK
  
• Iron oxide nanoparticles impair endothelial integrity: risk for the blood-brain barrier? Global Environmental Contamination, Luxembourg (2014)
  Astanina K
  
• Superparamagnetic iron oxide nanoparticles impair endothelial integrity and inhibit nitric oxide production. Acta Biomater 10:4896-4911 (2014)
  Astanina K, Simon Y, Cavelius C, Petry S, Kraegeloh A, Kiemer AK