Optische Eindämmung epileptischer Anfälle mittels Zwei-Photonen-Licht

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Michael Wenzel
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246191869

Derzeitige pharmakologische Ansätze zur Behandlung von Anfallsleiden basieren auf dem Prinzip der Modulation aktivierender oder hemmender Zellverbände im Gehirn. Trotz intensiver therapeutischer Anstrengungen bleibt jedoch noch immer ein substanzieller Teil von Epilepsien behandlungsrefraktär. Ein grundsätzliches Problem des derzeitigen Ansatzes ist, dass die Substanzen, die wir verabreichen, praktisch das gesamte Gehirn betreffen, da sie unspezifisch im neuronalen Netzwerk wirken. Gleichzeitig besteht die Hirnrinde aus einer komplexen Verschaltung morphologisch und funktionell sehr unterschiedlicher Zellen. Diese Heterogenität bedingt, dass unterschiedliche kortikale Zellen sehr verschiedene, bisweilen womöglich vollkommen gegensätzliche Effekte auf die Ausbreitung epileptischer Anfälle im Gehirn ausüben. Daher ist die Entwicklung effektiverer und zielgenauerer Therapieverfahren zur Behandlung epileptischer Erkrankungen dringend nötig. Welche Zellen in der Gehirnrinde spezifisch an der Initiation, Ausbreitung und Terminierung eines epileptischen Anfalles beteiligt sind, ist bislang, auch aufgrund der technischen Unmöglichkeit, unzureichend erforscht worden. In dem hier vorgeschlagenen Forschungsprojekt werden hemmende kortikale Zellsysteme in der Epilepsie auf zellulärer Ebene untersucht. Dies geschieht mittels hochentwickelter Zwei-Photonen-Mikroskopie auf Einzelzellebene in lebendem Hirngewebe in vitro und in vivo. Die Stimulation oder Hemmung dieser hemmenden Zellsysteme geschieht hierbei mittels optischer Modulation von einzelnen Zellen oder Zellverbänden mit Hilfe von kürzlich entwickelten, lichtsensiblen Neurotransmittern, die erst durch Einwirken von Laserlicht zielzellengenau aktiv werden. Auf diese Weise kann die Funktion selbst einzelner Zellen während eines epileptischen Anfalles zeitlich und örtlich hochauflösend untersucht werden. Im Speziellen wird in dem Forschungsvorhaben angestrebt, die Funktion von hemmenden kortikalen Chandelier Zellen im Anfallsgeschehen zu untersuchen. Chandelier Zellen gelten als die einflussreichsten hemmenden Zellen auf erregende Pyramidalzellen, von welchen epileptische Anfälle ausgehen. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt beschreitet einen neuen Weg in der Epilepsieforschung, der durch genaueres Wissen über die spezifische Funktion kortikaler Zellen während eines Anfalles die Entwicklung von zielgerichteten Therapieansätzen möglich machen soll.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Rafael Yuste, Ph.D.