Neurogenomik

Unser Labor untersucht die komplexen Mechanismen, die die Entwicklung des Gehirns steuern. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Zusammenspiel von Genen und Proteinen bei der Bildung der verschiedenen Arten von Nervenzellen im Gehirn, wobei ein besonderes Interesse den hemmenden Nervenzellen gilt. Diese Nervenzellen sind wichtig für die Regulierung der Gehirnaktivität, die Steuerung von Bewegungen, die Entscheidungsfindung und viele andere lebenswichtige Funktionen. Wir verwenden fortschrittliche Methoden wie Barcode-Lineage-Tracing und CRISPR-Perturbation-Sequenzierung in Kombination mit organoiden Modellen der Gehirnentwicklung. Damit untersuchen wir sowohl grundlegende neuronale Mechanismen als auch die Ursachen für neurologische Entwicklungsstörungen wie Autismus-Spektrum-Störungen (ASD).

Schwerpunkte unserer Forschung:

• Neuronale Entwicklung und Diversität: Wir untersuchen, wie sich Vorläuferzellen im embryonalen Gehirn zu spezialisierten Neuronen entwickeln. Unsere Studien konzentrieren sich auf die Identifizierung der genetischen Signale und Umwelteinflüsse, die diese Entwicklungspfade beeinflussen und zu der Vielfalt der Neuronen im erwachsenen Gehirn führen.
• Genetische Regulierung: Das Genom eines Organismus enthält Millionen nicht-kodierender, regulatorischer Elemente. Diese Elemente kodieren zwar nicht selbst für Proteine, wirken jedoch wie Schalter, die steuern, wann und wo Gene ein- und ausgeschaltet werden. Wir untersuchen, wie diese genetischen Regulierungselemente während der Neuronenentwicklung die Genaktivierung beeinflussen. Durch das Verständnis dieser Regulationsmechanismen wollen wir herausfinden, wie genetische Faktoren die Entwicklung und Funktion von Neuronen steuern.
• Forschung zu Autismus-Spektrum-Störungen (ASD): Unsere Forschung konzentriert sich auf die Untersuchung von Genen, die als Hochrisikokandidaten für ASD gelten. Durch die Analyse genetischer Störungen, die mit ASD in Verbindung gebracht werden, versuchen wir zu verstehen, wie diese Störungen die Entwicklungsverläufe hemmender Neuronen beeinflussen.
• Technologische Innovation: Unser Labor entwickelt innovative Technologien zur Erforschung der neuronalen Entwicklung. Wir kombinieren Hochdurchsatz-Einzelzell-RNA-Sequenzierung mit umfassendem Lineage-Tagging, um die Abstammungslinien und genetischen Profile verschiedener neuronaler Zelltypen zu kartieren. Zusätzlich verwenden wir in vivo CRISPR-Perturbation-Sequenzierung und ChIP-Seq, um die Rolle von Transkriptionsfaktoren und Enhancern bei der Entwicklung von hemmenden Neuronen zu untersuchen.

Warum unsere Arbeit wichtig ist: Unser Ansatz ermöglicht es, die grundlegenden Mechanismen der Gehirnentwicklung besser zu verstehen und könnte neue Wege zur gezielten Behandlung von neurologischen Entwicklungsstörungen wie ASD eröffnen. Wir wollen die genetischen und molekularen Grundlagen der Gehirnentwicklung erforschen und damit sowohl zur Grundlagenforschung als auch zu neuen Erkenntnissen über die neurologische Gesundheit beitragen.