DEN URSPRUNG VON MAGNETIT IM MENSCHLICHEN GEHIRN ERFORSCHEN

• Antragsteller: Professor Dr. Stuart Alan Gilder; Professor Dr. Christoph Schmitz
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470880236

Lebewesen aus verschiedensten Phyla können das Erdmagnetfeld wahrnehmen und zu ihrem Vorteil nutzen. Als eindrucksvolle Beispiele gelten hierbei magnetotaktische Bakterien, die Einbereichskristalle (ca. 40-200 nm) aus Magnetit (Fe3O4) oder Greigit (Fe3S4) enthalten, sogenannte Magnetosome. Diese fest in der Zelle fixierten Magnetosome zwingen die Bakterien entlang magnetischer Feldlinien zu schwimmen. Interessanterweise findet man auch im menschlichen Gehirn Magnetitkristalle, deren Morphologie den Magnetitkristallen einiger magnetotaktischen Bakterien gleicht. Mit unserer bisherigen Arbeit konnten wir eine systematische Verteilung der Einbereichs-Magnetitkristallen in sieben menschlichen post mortem Gehirnen zeigen, die für eine körperinterne Biomineralisation des Eisenoxids spricht. Andere Studien fanden hingegen deutlich kleinere (< 40 nm, superparamagnetische) Magnetitkristalle im menschlichen Gehirn, was auf eine externe Quelle der Kristalle hinweisen könnte. Dieser Antrag zielt auf die Bestimmung der Eigenschaften, Konzentrationen und des Ursprungs der Magnetitkristalle im menschlichen Gehirn ab – sowohl der Einbereichskristalle als auch der superparamagnetischen Kristalle. Zusätzlich wollen wir testen, ob dabei Unterschiede zwischen Formalin-fixierten und gefrorenen Gewebeproben existieren. Wir beabsichtigen einzigartige magnetische Messmethoden anzuwenden, um sowohl relative Korngrößen und chemische Zusammensetzung als auch die räumliche Orientierung (Anisotropie) der Magnetitkristalle im menschlichen Gehirn zu bestimmen. Eine systematische Verteilung der Korngrößen, chemischen Zusammensetzung und geometrischen Anlage (Anisotropie) im menschlichen Gehirn wären wegweisende Erkenntnisse zur Bestimmung des Ursprungs der Magnetitkristalle. Sollten diese einen biologischen Ursprung haben, dürfte ein Verständnis ihrer Funktion in weiterer Forschungsarbeit zu wichtigen Fortschritten in der Gehirnforschung führen. Falls die Kristalle aus der Umwelt stammen, wird das Verständnis der Eindringmechanismen und Ablagerung, sowie ihre Reaktivität unter physiologischen Bedingungen, ebenfalls einen großen Einfluss auf zukünftige Forschung haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen