Die AG embryonale Neurogenese (Leiter: Prof. Dr. Alexander Storch) beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der neuronalen Plastizität während der Gehirnentwicklung. Der Fokus unserer Arbeit liegt dabei auf der Erforschung des Einflusses von Sauerstoff auf embryonale neuronale Stammzellen und die Ausbildung verschiedener Gehirnregionen mit dem Ziel den zugrundeliegenden Mechanismus der sauerstoffabhängigen Neurogenese aufzuklären.

Sauerstoff ist das vermutlich wichtigste Gas für unser Überleben und hat maßgeblich Anteil an unserem Energiestoffwechsel. Es agiert jedoch auch als wichtiger Signalfaktor für verschiedenste zelluläre Prozesse von der Entstehung neuer Blutzellen bis hin zur Entwicklung des Gehirns. Zur Steuerung dieser Prozesse werden in unseren Körperzellen sogenannte hypoxia inducible factors (HIFs) produziert, für deren Entdeckung inklusive des zugrundeliegenden Mechanismus 2019 der Medizin-Nobelpreis an William G. Kaelin, Peter J. Ratcliffe und Gregg L. Semenza verliehen wurde. Kurz zusammengefasst werden die HIF-Proteine in unseren Zellen permanent exprimiert, unter „normalen“ Sauerstoffbedingungen jedoch sofort wieder abgebaut. Ein reduzierter Sauerstoffgehalt bremst jedoch den Abbau der HIF-Proteine, sodass diese im Zellkern wiederum die Expression anderer Gene regulieren können.

Da bereits seit langem bekannt ist, dass Sauerstoff auch die Entwicklung des Gehirns beeinflusst, liegt es nahe, dass der Mechanismus über HIFs auch im sich entwickelnden Gehirn eine entscheidende Rolle spielt. Wie weitreichend dieser Mechanismus ist und ob dieser gar beeinflusst werden kann um z.B. hypoxischen fetalen Ereignissen entgegenzuwirken ist jedoch noch nicht gut erforscht. Mittels verschiedener in vitro und in vivo Methoden analysieren wir sowohl zelluläre Mechanismen in Neuronen- und Stammzellkulturen, als auch Effekte auf die embryonale neuronale Plastizität in genetisch veränderten in vivo Modellen, in denen wir spezifisch die Untereinheiten der HIFs (HIF1a und HIF2a) ausschalten können. Um verschiedene Sauerstoffbedingungen zu simulieren, können wir zudem alle Arbeiten in hypoxischer oder hyperoxischer Atmosphäre durchführen.

Die aktuellen Projekte befassen sich insbesondere mit der perinatalen Regulation der Gehirnstruktur nach hypoxischen und hyperoxischen Ereignissen während der Gehirnentwicklung.

1. Markert, F., L. Müller, K. Badstübner-Meeske & A. Storch (2020) Early Chronic Intermittent Maternal Hyperoxygenation Impairs Cortical Development by Inhibition of Pax6-Positive Apical Progenitor Cell Proliferation. J Neuropathol Exp Neurol.
2. Fauser, M., G. Weselek, C. Hauptmann, F. Markert, M. Gerlach, A. Hermann & A. Storch (2020) Catecholaminergic Innervation of Periventricular Neurogenic Regions of the Developing Mouse Brain. Front Neuroanat.
3. Wagenfuhr, L., A. K. Meyer, L. Marrone & A. Storch (2016) Oxygen Tension Within the Neurogenic Niche Regulates Dopaminergic Neurogenesis in the Developing Midbrain. Stem Cells Dev, 25, 227-38.
4. Wagenfuhr, L., A. K. Meyer, L. Braunschweig, L. Marrone & A. Storch (2015) Brain oxygen tension controls the expansion of outer subventricular zone-like basal progenitors in the developing mouse brain. Development, 142, 2904-15.
5. Braunschweig, L., A. K. Meyer, L. Wagenfuhr & A. Storch (2015) Oxygen regulates proliferation of neural stem cells through Wnt/beta-catenin signalling. Mol Cell Neurosci, 67, 84-92.