Untersuchungen zur Entstehung von Zapfen Photorezeptoren und deren Migrationsmechanismen in der Zebrafisch Netzhaut

• Antragsteller: Professor Dr. Alf Honigmann, seit 1/2020
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413253148

Die Netzhaut ist der Teil des Nervensystems, der für die Erkennung, Vorverarbeitung und das Senden visueller Informationen an das Gehirn verantwortlich ist. Photorezeptoren findet man an apikaler Position in der Netzhaut, wo sie die äußere Kernschicht bilden. Photorezeptoren sind die Neuronen, die Licht aus der Umgebung sammeln nachdem es das Gewebe passiert hat. Viele degenerative Störungen der Netzhaut resultieren aus dem Verlust von Photorezeptoren, und dieser Verlust führt schließlich zur Erblindung. Daher sind Photorezeptoren ein integraler Bestandteil der retinalen neuronalen Netzwerke und ihre korrekte Entstehung, Positionierung und Erhaltung ist entscheidend für die Funktionalität des Sehapparats. Trotz dieser allgemeinen und therapeutischen Bedeutung verstehen wir noch nicht, wie und in welcher Verteilung zu anderen retinalen Zellen Photorezeptorzellen über die Retinogenese entstehen und wie stereotypisch oder plastisch diese Entstehung ist. Es ist auch nicht bekannt, ob und wie Photorezeptoren vor ihrer endgültigen Positionierung migrieren und welche Rolle solche Migrationsbewegungen für die Netzhautentwicklung spielen könnten. Mit diesem Antrag wollen wir helfen diese Wissenslücken zu füllen indem wir die Entstehung und Migration von Zapfenphotorezeptoren untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir modernste Methoden der Lichtmikroskopie nutzen, um eine dynamische und quantitative Bewertung der Prozesse zu generieren. Die Zebrafisch Larve wird aufgrund ihrer hervorragenden Eignung für die in-vivo-Bildgebung als Modell verwendet, um das Zusammenspiel einzelner Zellen im Kontext der gesamten Gewebereifung zu entschlüsseln. Unter Verwendung dieser Techniken werden wir eine quantitative Analyse der Photorezeptorenstehung sowie ihrer Plastizität während der Retinogenese erarbeiten. Darüber hinaus werden wir Photorezeptor Migration untersuchen und ihre Kinetik, Dynamik und die unterliegenden Mechanismen entschlüsseln. Wir werden ferner hinterfragen, was die Relevanz von Photorezeptor Migration für die allgemeine Netzhautentwicklung ist. Zusammen werden diese Untersuchungen am Beispiel der wichtigen Photorezeptoren helfen, die übergreifende Frage zu klären, wie komplexe Neurogenese- und Translokationsmuster in der Retina zu einer effizienten neuronalen Schichtbildung führen. Da der Zebrafisch Erkenntnisse ermöglicht, die in keinem anderen Wirbeltiermodell erreicht werden können, wird diese Arbeit als vergleichende Plattform für ähnliche Bemühungen in weniger zugänglichen Organismen, einschließlich Säugetieren, dienen. Aufgrund der Tatsache, dass Photorezeptoren der Zelltyp sind, dessen Verlust für viele degenerative Netzhauterkrankungen verantwortlich ist, hat das hier gewonnene Wissen auch das Potenzial Transplantationsmethoden und regenerative Therapien zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Caren Norden, bis 12/2019