Transport von extrazellulären Vesikeln über die BHS

Das Gehirn ist ein äußerst sensibles Organ, welches durch die sogenannte Blut-Hirn-Schranke (BHS) vor schädlichen Faktoren im Blutkreislauf geschützt wird. Die BHS sorgt außerdem für eine gleichmäßige und adäquate Versorgung der Gehirnzellen mit den benötigten Nährstoffen. Die Hauptkomponente der BHS in den meisten Wirbeltieren und im Menschen sind die sogenannten Gehirnendothelzellen, welche die Blutkapillaren im Gehirn innen auskleiden. Diese spezialisierte Zellschicht ist durch extrem dichte Zell-Zellverbindungen charakterisiert und reguliert strikt den Austausch von Ionen, Molekülen und Vesikeln zwischen dem Blutkreislauf und dem Gehirn beziehungsweise verhindert das Eindringen von Krankheitserregern und (Immun-)Zellen ins Gehirn. Die Kontrolle und Regulation dieser Transportmechanismen ist essentiell für die Funktion des Gehirns, Störung derselben können Auslöser oder Folge von weit verbreiteten Zivilisationskrankheiten wie Alzheimer und Schlaganfall sein. Die molekularen Mechanismen, welche Schlüsselmoleküle wie Glukose, Aminosäuren oder Transferrin durch die BHS transportieren, wurden in den letzten Jahrzehnten intensiv beforscht, auch um diese Transportwege für die Einschleusung von pharmazeutischen Wirkstoffen ins Gehirn zu nutzen. Dennoch gibt es bis dato nur wenige Pharmazeutika, die sich für die Behandlung von Erkrankungen des zentralen Nervensystems eignen, vielfach weil potentielle Wirkstoffe nicht in ausreichender Menge durch die BHS an ihren Wirkort im Gehirn gelangen. Ein Transportweg, welcher noch sehr wenig erforscht wurde, betrifft den Durchtritt von extrazellulären Vesikeln (EV) durch die BHS. Es ist seit einigen Jahren evident, dass EV sowohl vom Gehirn in den Blutkreislauf übertreten können, als auch Vesikel, welche von Körperzellen produziert wurden, vom Blut ins Gehirn gelangen. Im vorliegenden Projekt werden wir durch eine Vielzahl unterschiedlicher experimenteller Ansätze die molekularen Mechanismen und die daran beteiligten zellulären Faktoren identifizieren, welche den Transport von Vesikeln durch die BHS ermöglichen. Unter anderem werden wir zu diesem Zweck ausgeklügelte in vitro Zellkultur Modelle der BHS basierend auf humanen induzierten pluripotenten Stammzellen, hochauflösende Mikroskopietechniken und Proteomanalytik auf dem neuesten Stand der Wissenschaft und Technik verwenden. Um krankheitsrelevante Änderungen der Transportmechanismen der EV zu untersuchen, werden auch EV verwendet, die von ausgewählten Tumorzellen oder von Schlaganfallsmodellen stammen. Diese Daten werden das allgemeine Verständnis der Funktion der BHS erweitern, und können Relevanz für Erkrankungen des Gehirns, sowie für zukünftige Diagnose- und Therapiemöglichkeiten haben.