Entwicklung eines zellulären Schizophrenie-Modells mittels induzierter pluripotenter Stammzellen (SMiPS)

 

Projektleitung

Dr. med. Arnim Johannes Gaebler
Klinik für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik

Beteiligte

Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Klaus Mathiak
Klinik für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik
Prof. Dr. med. Angelika Lampert
Institut für Physiologie
Prof. Dr. rer. nat. Martin Zenke
Institut für Biomedizinische Technologien - Zellbiologie


Der wesentliche Wirkmechanismus aller bisher verfügbaren Medikamente zur Behandlung der Schizophrenie beinhaltet die Blockade von Dopamin-D2-Rezeptoren. Diese beeinflussen allerdings nur einen Teil der möglichen Symptome und wirken zudem nicht bei allen Patienten. Eine Vielzahl von Studien legt weitere, ggf. übergeordnete Krankheitsmechanismen außerhalb des Dopaminsystems nahe, u.a. eine gestörte Interaktion GABA-erger und glutamaterger Neurone. Jedoch war eine Überprüfung solcher Hypothesen in humanen Gehirnzellen bisher aufgrund naheliegender ethischer Probleme nicht möglich.
In der geplanten Studie soll daher ein humanes zelluläres Schizophrenie-Modell mithilfe induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS-Zellen) erstellt werden. Die iPS-Zellen sollen mithilfe von Blutproben eines Kollektivs von 15 Schizophrenie-Patienten, 15 gesunden Verwandten derselben Patienten sowie 15 Kontrollpersonen reprogrammiert und anschließend in Neurone sowie Gliazellen differenziert werden. Zu diesem Zweck ist die Direktentnahme von 2 x 10 ml EDTA-Vollblut pro Proband vorgesehen. Wir charakterisieren die elektrische Aktivität und Funktionalität der humanen Neurone mittels Patch-Clamp und Multi-Elektroden-Arrays, quantifizieren die Expression neuronaler Marker und Ionenkanäle durch quantitative RT-PCR-Analyse, Immunhistochemie und Kalzium-Imaging. Zudem soll der Einfluss Schizophrenie-assoziierter Risikoallele untersucht werden, welche auch mithilfe des CRISPR-Verfahrens in die Zellmodelle eingebracht werden sollen. Die Entwicklung dieser in-vitro-Techniken eröffnet neue, vielversprechende Möglichkeiten zur Erforschung der pathophysiologischen Grundlagen der Schizophrenie und somit auch der Entwicklung neuer Medikamente.

Forschungsschwerpunkte

Forschungsschwerpunkte und Meilensteine des Projektes stellen die Generierung der iPS-Zellen, die Differenzierung der Neuronen sowie deren funktionelle Charakterisierung (Patch Clamp,Multi-Elektroden-Arrays, quantitative RT-PCR, Immunhistochemie und Kalzium-Imaging) dar.