NEURON Verbund RESPOND: Bedeutung von Serotonin in der Pathogenese von Entwicklungsstörungen des Gehirns

RESPOND setzt sich mit der Belastung von Patienten und Gesellschaft durch Entwicklungsstörungen des Gehirns, wie Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS), Autismus (ASD) und Psychosen, auseinander. Die Bedeutung von Serotonin in der Pathogenese soll im Detail geklärt werden. Hauptziel von RESPOND ist die Serotonin-Wirkung auf Gehirnentwicklung und deren Auswirkungen auf Erkrankungen in zwei Ansätzen zu untersuchen. 1) Gehirnentwicklung und krankheitsbezogenes Verhalten werden in genetisch modifizierten Ratten, d.h. die durch akute/lebenslange Serotonin-Veränderungen hervorgerufen Phänotypen, analysiert. 2) Eigenschaften der von kultivierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) von Ratten mit genetisch verändertem Serotonin-System differenzierten serotonergen Neurone werden charakterisiert. Im vorliegenden Vorhaben werden iPSCs von Patienten mit den jeweiligen Erkrankungen in serotenerge Neurone differenziert und 2 3D-Modelle des Gehirns auf Entwicklungsstörungen untersucht. Serotonerge Differenzierung von Patienten-iPSCs: Das Edenhofer/Lesch-Labor wird Reprogrammierungstechnologien nutzen, um neurale Vorläuferzellen (NPCs) in serotonerge Neuronen aus iPSCs von Patienten zu differenzieren. Die grundlegende Analyse erfolgt durch Beurteilung des Phänotyps (Expression von SERT, TPH2) sowie elektrophysiologische Charakterisierung funktionaler serotonerger Neurone. Die serotonergen Neurone werden mit primären hippocampalen Neuronen cokultiviert, um Auswirkungen der genetischen Veränderungen in diesen Zellen auf neuronales Auswachsen aufzuklären. Außerdem werden menschliche cortikale Sphäroide (hCSs) aus Patienten-iPSCs erzeugt. Um Strukturierung zu minimieren, werden FGF2 und EGF während der weiteren neuronalen Differenzierung mit BDNF und NGF3 ersetzt. Zur Validierung der 3D-Modelle werden Transkriptionsprofile sowie histologische und immunhistochemische Analysen durchgeführt.