Erfolg für den Lehrstuhl für Biophysik an der Universität Rostock

Projektmitarbeiter Philipp Wysotzki vor dem Einzelzell-Rasterkraftmikroskop bei einer laufenden Messung. (Foto: Uni Rostock)
Temperaturabhängiges Zellwachstum auf temperatursensitivem Polymer-Substrat. (Quelle: Fraunhofer IZI-BB, Potsdam).

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert über einen Zeitraum von drei Jahren am Lehrstuhl für Biophysik an der Universität Rostock ein Forschungsvorhaben mit 284.000 Euro. Im interdisziplinären Projekt „Entwicklung von Mikrostrukturen zur Steuerung der synaptischen Verknüpfung an neuronalen Netzwerken in vitro (NeuroTRP)“ kooperieren der Rostocker Lehrstuhl für Biophysik sowie das Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse (Fraunhofer IZI-BB) in Potsdam miteinander.  Die Leitung hat Dr. Werner Baumann von der Universität Rostock inne. Am Lehrstuhl Biophysik werden die Mikrochipentwicklung, Einzelzell-Rasterkraftaufnahmen sowie Patch-Clamp-Messungen von Philipp Wysotzky durchgeführt.

Im Mittelpunkt des Vorhabens stehen Forschungsarbeiten zum besseren Verständnis der Kommunikation im Nervensystem. Die enorme Komplexität des Nervengewebes setzt experimentelle Grenzen und erschwert so die Aufklärung von Mechanismen, die beispielsweise der Ausbildung chemischer Synapsen oder dem Wirkmechanismus neurobiologisch wirksamer Medikamente  zugrunde liegen. Daher bilden künstliche neuronale Netzwerke die Grundlage für die Projektarbeiten. Diese ermöglichen im Gegensatz zur Untersuchung am lebenden Tier in Hirnschnitten oder auch neuronalen Zellkulturen eine drastische Reduzierung der Komplexität neuronalen Gewebes unter Beibehaltung einer hoch geordneten Netzwerkarchitektur. Dazu werden temperatursensitive Polymere (TRP: thermo responsive polymer) zu Hilfe genommen, wodurch bei den zu entwickelnden Mikrostrukturen gezielt Bereiche von zellabweisend auf zelladhäsiv umgeschaltet werden können. Die TRP-Polymere sind bei 33°C zellabweisend und bei 37°C können Nervenzellen und Axone anwachsen. Die neuronale Verknüpfung soll durch eine zeitlich und räumlich koordinierte thermische Schaltung der TRPs von zellabweisend zu zelladhäsiv gesteuert werden. Damit soll jeweils die Übertragungsrichtung zwischen zwei Nervenzellen bei der Ausbildung der chemischen Synapsen gesteuert werden. Dies kann einen wichtigen Beitrag für das grundlegende Verständnis der Synapsenausbildung liefern und ermöglicht es zukünftig die Funktionalität von definierten neuronalen Netzwerken in vitro zu untersuchen. Damit können sowohl Erkenntnisse für die Verbesserung von künstlichen neuronalen Netzen als auch neue Wirkungsorte für Medikamente gewonnen werden.

Kontakt:
Universität Rostock
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Institut für Biophysik
Dr. Werner Baumann
werner.baumann(at)uni-rostock(dot)de
Tel.: +49 381 498-6029


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