Forschungsgruppe Morrison

Projekte

Regeneration und Altern von peripheren Nerven

Es gilt als sicher, dass sich im Zuge des Alternsprozesses die Fähigkeit peripher Nerven verschlechtert, sich nach einer Verletzung zu regenieren - allerdings ist nach wie vor unklar, welche molekularen Pfade eine effiziente Reparatur im Alter verhindern. Periphere Nerven bestehen hauptsächlich aus axonalen Prozessen von Neuronen und Schwannzellen, die gemeinsam eine interaktive und funktionelle Einheit bilden. Da periphere Nerven über die gesamte Lebensspanne hinweg erhalten werden müssen, besitzen sie eine entsprechend hohe Regenerationsfähigkeit. Für diese Regeneration müssen die Axone nachwachsen, wofür Schwannzellen ein regeneratives Programm aktivieren. Dabei werden sie infolge einer Verletzung dazu angeregt, sich zu "Reparaturzellen" zu dedifferenzieren, die sich dann wieder in differenzierte remyelinierende Zellen umwandeln können. Man geht derzeit davon aus, dass ein Ungleichgewicht dieses strikt regulierten Systems im Alter zu einer Abnahme der Nervenzellerhaltung und -regeneration sowie zu hyperproliferierenden Erkrankungen wie Krebs führt.

Die Forschungsgruppe Morrison befasst sich in einer Reihe von Projekten mit dem peripheren Nervensystem (PNS). Dies umfasst bspw.

  • die Untersuchung der Plastizität des Differenzierungsstatus von Schwannzellen
  • die Erforschung der Interaktion zwischen Schwannzellen und Axonen
  • die Klärung der Rolle der Mikroumwelt sowohl bei der Zellreparatur als auch bei der Krebsentwicklung
  • die Verwendung neuer Mausmodelle zur Untersuchung der Tumorentwicklung bei Neurofibromatose Typ 2 (NF2).

Das Team um Helen Morrison besitzt eine langjährige, umfassende Erfahrung in der Erforschung von NF2, bspw. bei der detaillierten Analyse von NF2-Signalwegen, und ist deshalb Teil des internationalen klinischen Konsortiums Synodos.

Merlin wird vom NF2-Tumorsuppressorgen decodiert. Obwohl Mutationen an diesem Gen als genetische Ursache für NF2 identifiziert worden sind, ist die Funktion von Merlin noch nicht vollständig erforscht, was die Entwicklung effektiver Behandlungsmethoden für NF2-Patienten deutlich erschwert. Unsere Forschungen zielen darauf ab, die Funktionsweise von Merlin als Tumorsuppressor zu verstehen.

Bei der Erkrankung NF2 entwickeln die Patienten Tumore, die als Schwannomas bezeichnet werden. Sie bestehen ausschließlich aus Schwannzellen und verdrängen die Nervenzellen, die dadurch zerstört oder missgebildet werden. Wir sind mit unseren Forschungen so weit vorangeschritten, dass wir die Signalwege identifiziert haben, die für das Tumorwachstum von Schwannzellen ohne aktives Merlin verantwortlich sind. Außerdem zeigen unsere neuesten Studien, dass offensichtlich auch die Mikroumgebung von Schwannomas ein wichtiger Ansatzpunkt für eine Behandlung von NF2 sein könnte. Beispielsweise konnten wir zeigen, dass Merlin eine wichtige Funktion in Nervenzellen ausübt, die an der Neuromorphogenese, dem Erhalt der Axonstruktur sowie der Kommunikation zwischen Axonen und Schwannzellen beteiligt sind.

Wir konnten bereits zeigen, dass eine reduzierte NF2-Gendosierung in Axonen Schäden und Axonschwund verursacht und in der Folge zu neuropathischen Symptomen bei Mäusen führt. Unsere Schlussfolgerung ist, dass eine Reduzierung von Merlin in Axonen unabhängig von der Tumorentwicklung bei NF2 zu den Polyneuropathien beiträgt, die häufig bei der Erkrankung zu beobachten sind. Außerdem zeigen unsere Studien, dass Merlin die Kommunikation zwischen Axonen und Schwannzellen reguliert. Durch deren Interaktion im peripheren Nervensystem (PNS) gehen wir davon aus, dass atrophische Axone im Laufe der Zeit auch einen erheblichen Einfluss auf das Verhalten von Schwannzellen haben. Wir vermuten, dass die Reduktion von Merlin die intrinische Funktion der Axone beeinflusst und damit die Mikroumwelt der Schwannzellen verändert, so dass es in der Folge zu abnormen "Regenerationsprozessen" und damit zur Tumorentstehung kommt. Diese Ergebnisse sind insbesondere deshalb für NF2 relevant, weil diesen Zellen funktionelles Merlin fehlt, so dass sie besonders anfällig für eine sich ändernde Mikroumgebung sind. Damit glauben wir, eine möglicherweise tumorfördernde Mikroumgebung von Schwannzellen identifiziert zu haben.

Eines des wichtigsten Projekte von Helen Morrison ist ihre Funktion als Studienleiterin im internationalen Netzwerk Synodos. Dieses multidisziplinäre Konsortium aus Wissenschaftlern, Ärzten und Ingenieuren, das von der Children's Tumor Foundation (CTF) gefördert wird, erarbeitet gemeinsam neue Therapieansätze für NF2, insbesondere neue Medikamente zur Behandlung der tödlichen Erkrankung. Hochkarätige Wissenschaftler aus 12 Weltklasselaboren verschiedener Exzellenzzentren haben sich in Synodos zusammengefunden, um ihre Expertise zu teilen und an gemeinsamen Projekten zu forschen. Helen Morrison ist die einzige europäische Wissenschaftlerin innerhalb dieser exklusiven Forschungsinitiative. Ihr Forschungsprojekt beschäftigt sich damit, wie ein systembiologischer Ansatz zur Entwicklung von Methoden und Behandlungen von NF2-Tumoren beitragen kann.

Plastizität und Regeneration des Gehirns

Das erwachsene Gehirn reagiert auf eine Vielzahl von Stimuli, die seinen funktionellen und strukturellen Aufbau beeinflussen, und passt sich daran an. Diese Plastizität ist abhängig von einer kontinuierlichen Modifikation der Neuronen und ihrer Verknüpfung. Dabei unterliegen neuronale Netzwerke einem ständigen Adaptionsprozess, der zu einer Umstrukturierung der synpatischen Verbindungen führt. Die Forschungsgruppe um Helen Morrison fokussiert sich bei ihren Studien auf die Aktivitätskontrolle von Ras- und Ras-ähnlichen Proteinen innerhalb der synaptischen und strukturellen Neuroplastizität, der zellulären Basis für Gedächtnisbildung. Die aktivitätsabhängige Regulierung der Synapsenstärke ist eine wichtige Grundlage für ein gesund alterndes Gehirn.

Momentan geht die Forschung davon aus, dass vor allem Guanin-Nukleotid-Austauschfaktoren (GEFs) und GTPase-aktivierende Proteine (GAPs) die neuronale Ras-Regulierung bedingen. Mithilfe von in vitro-Zellkulturen und in vivo-Mausmodellen erforschen wir die neu entdeckten Komponenten der Aktivitätskontrolle der kleinen GTPase und ihren Einfluss auf die Neuroplastizität im erwachsenen Gehirn.

Das Gehirn besitzt nur eine begrenzte Regenerationsfähigkeit, die streng reguliert ist und im Alter noch weiter abnimmt. Dennoch zeigen neue Erkenntnisse, dass Stammzellen im Zentralen Nervensystem (ZNS) in der Lage sind, neue Nerven- und Gliazellen herzustellen. Wir wollen die Hauptsignalwege und Zellbestandteile der neuronalen Regeneration identifizieren und erforschen, bspw. die Nervenzellaktivität. Zielsetzung ist es, die molekularen Signalwege zu verstehen, die für den Erhalt und die Reparatur von Nervenzellen verantwortlich sind, um damit einer gesunden Gehirnalterung sowie einer effektiven Regeneration nach einer Gerhirnverletzung ein Stück näher zu kommen.

Kontakt

Helen Morrison
Gruppenleiterin
+49 3641 65-6139
helen.morrison@leibniz-fli.de

Gundula Bergner
Sekretariat
+49 3641 65-6331
gundula.bergner@leibniz-fli.de


Team (incomplete due to Data protection / unvollständig aufgrund DSGVO)

Name Telefon E-Mail Tätigkeit
Helen Morrison +49 3641 656139 helen.morrison@leibniz-fli.de Gruppenleiter
Asha Kiran Akula +49 3641 656024 asha.akula@leibniz-fli.de Postdoc
Yan Cui +49 3641 656412 yan.cui@leibniz-fli.de Postdoc
Thomas Mindos +49 3641 656024 thomas.mindos@leibniz-fli.de Postdoc
Michael Reuter +49 3641 656137 michael.reuter@leibniz-fli.de Postdoc
Lars Björn Riecken +49 3641 656146 lars.riecken@leibniz-fli.de Postdoc
Stephan Schacke +49 3641 656412 stephan.schacke@leibniz-fli.de Postdoc
Dario-Lucas Helbing --- dario.helbing@leibniz-fli.de Doktorand
Amy Catherine Stockdale +49 3641 656130 amy.stockdale@leibniz-fli.de Doktorand
Uta Papke +49 3641 656130 uta.petz@leibniz-fli.de Technischer Assistent /Ausbilder
Birgit Pavelka +49 3641 656421 birgit.pavelka@leibniz-fli.de Technischer Assistent
Silke Schulz +49 3641 656144 silke.schulz@leibniz-fli.de Technischer Assistent
Heike Dittmar +49 3641 656701 heike.dittmar@leibniz-fli.de Technischer Assistent /Ausbilder
Norisa Meli +49 3641 656412 norisa.meli@leibniz-fli.de Masterstudent