Analyse der neuralen amygdalo-hippocampalen Zellteilungsdynamik im Menschen mittels 15N-Thymidin-basierter bildgebender Massenspektrometrie

• Antragsteller: Professor Dr. Hagen Bernhard Huttner
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549480243

Eine der Kernfragen der Neurowissenschaften ist, inwiefern Zellneubildung, insbesondere die von Nervenzellen (i.e. Neurogenese), zur Plastizität des Zentralen Nervensystems (ZNS) des adulten Menschen unter physiologischen Bedingungen beiträgt. In engem Zusammenhang damit steht die Frage, inwiefern eine Nervenzellneubildung im ZNS in Reaktion auf neurologische Erkrankungen erfolgt und von funktioneller Relevanz ist. Obwohl zu diesem Thema bereits viele tierexperimentelle Studien vorliegen, ist die Situation im Menschen weitaus weniger klar, wie unter Stand der Forschung näher dargelegt ist. Insbesondere sind in Tierversuchen angewandte Standard-Verfahren wie die DNA-Markierung mittels BrdU aufgrund von Toxizität im Menschen nicht anwendbar. Im vorliegenden Antrag soll eine durch den Antragssteller erstmals für das adulte menschliche Gehirn etablierte Methodik verwendet werden, mithilfe derer unser Wissen über neurale Zellneubildung sowohl im gesunden als auch im kranken menschlichen ZNS enorm verbessert werden kann. Spezifisch wird im Menschen durch eine Infusion von synthetisch hergestelltem – und im Gegensatz zu BrdU nicht toxischem – 15N-Thymidin die DNA der sich im Teilungsprozess befindlichen Zellen in vivo stabil markiert. Nach klinisch indizierter chirurgischer Intervention wird das gewonnene Gewebe mittels bildgebender Massenspektrometrie auf das Vorliegen 15N-positiver Zellen analysiert. So werden diejenigen Zellen, die während der Infusionsdauer im Rahmen ihrer Zellteilung DNA synthetisiert haben, sowie deren Tochterzellen identifiziert. Durch diese neue 15N-Thymidin-Methodik sollen, sowohl in der physiologischen Situation als auch bei neurologischen Erkrankungen, die mitotisch aktiven Stamm- und Vorläuferzellen sowie ihre post-mitotischen neuronalen Tochterzellen im Hippocampus quantifiziert und so das Ausmaß der hippocampalen Neurogenese im Menschen bestimmt werden, sowie eine etwaige Neurogenese in der humanen Amygdala verifiziert werden. In Ergänzung zu diesen Untersuchungen sollen mittels 14C-Radiocarbon-Datierung erstmals in diesen Hirnregionen die sogenannten "dormant Progenitors", die ihren Zellzyklus arretiert haben, quantifiziert werden. Über letztere ist bisher sehr wenig bekannt. Es handelt sich quasi um einen 2 hoch 4 Ansatz: 2 Verfahren (15N-Thymidin- bzw. 14C-Radiocarbon-Methodik), 2 Regionen (Hippocampus bzw. Amygdala), 2 Zelltypen (Stammzellen bzw. Neurone), 2 Konditionen (physiologisch bzw. pathologisch).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen