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Projekt
Auswirkungen von Ernährungsfaktoren auf die epigenetische Regulation der menschlichen Gehirnentwicklung
Antragstellerin
Professorin Dr. Mareike Albert
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563285578
Der Neokortex ist für die höheren kognitiven Funktionen des Menschen von entscheidender Bedeutung. Während der Entwicklung des Neokortex regulieren epigenetische Mechanismen die Genexpressionsprogramme, die für die Gehirnfunktion im späteren Leben entscheidend sind. Die Entwicklung des menschlichen Gehirns ist von besonders langer Dauer. Während dieser extensiven Entwicklungs- und Reifungsphase reagiert das Gehirn empfindlich auf äußere Umweltreize, was positive oder negative Auswirkungen haben kann. Umweltfaktoren, die Signale an das neuronale Chromatin senden, können tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung des Neokortex haben, mit potenziell lang-anhaltenden Folgen für die Gehirnfunktion. In diesem Antrag wollen wir die Auswirkungen der mütterlichen Exposition gegenüber verschiedenen Ernährungsstimuli auf das neuronale Chromatin und die Zelldifferenzierung untersuchen. Mütterlicher Alkoholkonsum während der Schwangerschaft kann zu Fetalen Alkoholspektrum-Störungen (FASD) führen, die durch verschiedene Beeinträchtigungen wie Mikrozephalie, Entwicklungsverzögerung, geistige Beeinträchtigung und psychiatrische Probleme gekennzeichnet sind. Andererseits wirkt sich die perikonzeptionelle Einnahme von Folsäure positiv auf die menschliche Entwicklung aus und verringert das Risiko von Neuralrohrdefekten, die die Wirbelsäule und das Gehirn betreffen. Während die Mechanismen der Auswirkungen von Alkoholexposition und Folsäureergänzung auf die kortikale Entwicklung noch weitgehend unbekannt sind, gibt es Hinweise aus Tiermodellen, dass eine epigenetische Regulierung beteiligt ist. Ziel dieses Projekts ist die systematische Untersuchung einer großen Anzahl von Histonmodifikationen mit Einzelzellauflösung unter Verwendung von Epi-CyTOF in menschlichen kortikalen Organoiden, die mit Alkohol und Folsäure behandelt wurden. Darüber hinaus werden zelltypspezifische epigenomische Methoden die Gene identifizieren, die sensitiv auf epigenetische Anpassungen reagieren, die durch Ernährungsreize ausgelöst werden. Die RNA-Sequenzierung einzelner Zellen wird Aufschluss darüber geben, wie Alkohol und Folsäure die neurale Entwicklung auf zellulärer und molekularer Ebene beeinflussen. Funktionelle Studien unter Verwendung von epigenetischen Inhibitoren und Epigenom-Editierung werden mechanistische Erkenntnisse liefern und dazu beitragen, die potenzielle Kompensation von neurologischen Veränderungen durch Neurotoxika zu untersuchen. Zusammenfassend soll dieses Projekt Aufschluss darüber geben, wie das neurale Chromatin Umweltreize durch die mütterliche Ernährung aufnimmt und wie Veränderungen im Epigenom die Bildung von Nervenzellen im sich entwickelnden menschlichen Neokortex beeinflussen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
