Blut-Hirn-Schranke (BBB) in Drosophila. A und B (höhere Vegrößerung des markierten Bereichs in A) zeigen Glia-Zellen, die zur Ausbildung der BBB im zentralen Nervensystem beitragen. Glia-Zellen der BBB im peripheren Nervensystem sind in C und D dargestellt (C zeigt einen Querschnitt auf der durch die gepunktete Linie in D dargestellten Ebene). Glia-Zellmembranen sind durch ein CD8-GFP Konstrukt in grün dargestellt, während Membranen der assoziierten Neuronen blau erscheinen (Färbung durch einen markierten Antikörper, der Zuckerstrukturen erkennt). Kerne der Glia-Zellen sind in rot gezeigt (Arbeiten aus dem Klämbt-Labor).
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B.1: Ausbildung und Eigenschaften von epithelialen und endothelialen Zellbarrieren

Beteiligte: Volker Gerke, Hans-Joachim Galla, Uwe Karst, Christian Klämbt, Klaus Langer, Stefan Luschnig, Heymut Omran, Hermann Pavenstädt, Wolfram Pernice, Hans-Joachim Schnittler, Roland Wedlich-Söldner

Die Etablierung einer klar definierten Polarität ist charakteristisches Merkmal aller Barriere-bildenden epithelialen und endothelialen Zellen. Dies trifft sowohl für die Ausbildung zweidimensionaler Zellverbände als auch für die Formation dreidimensionaler Strukturen wie Zysten und Röhren zu, die durch Epithel- oder Endothelzellen ausgekleidet werden. Während viele Komponenten, die an der Ausbildung der korrekten Zellpolarität mitwirken, bekannt sind, bleiben die Prinzipien, die der Etablierung von selektiven Barriereeigenschaften und auch dem Übergang von zwei- zu dreidimensionalen Barrieren zugrunde liegen, bislang wenig offenkundig. Diese Prinzipien werden im Projekt B1 sowohl in Zellkultursystemen als auch in Tiermodellen untersucht. Hierbei liegt ein Hauptaugenmerk auf der hochauflösenden Darstellung dynamischer zellulärer Prozesse, inklusive der selektiven Verteilung von Membranlipiden und -proteinen, die die Etablierung epithelialer und endothelialer Barrieren sowie die Lumenbildung steuern. Ein wichtiges Beispiel dieser Barrieren ist die Blut-Hirn-Schranke (blood brain barrier, BBB), die Blutgefäß- und Nervensystem voneinander trennt. Im Projekt sollen molekulare und zelluläre Faktoren beschrieben werden, die für die Bildung und Aufrechterhaltung der BBB verantwortlich sind, um perspektivisch neue Ansatzpunkte für therapeutische Verfahren bei der Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems zu gewinnen. Hierzu werden genetische und biophysikalische Ansätze eingesetzt und mit hochauflösender Bildgebung sowie sensitiven analytischen Verfahren kombiniert. In der Summe sollen die Ansätze fundamentale Aspekte des Aufbaus zellulärer Barrieren klären und Möglichkeiten ihrer selektiven Penetration aufzeigen.

Geförderte Projekte

FF-2017-14 – Characterization of cell-environment interactions affecting single-cell motility in vivo
Projektleitung: Erez Raz, Martin Burger, Daniel Tenbrinck
Projektlaufzeit: 11/2017 - 12/2018

FF-2015-08 – Calcium-vermittelte Aktinreorganisation (CAR) bei der Entwicklung und Pathogenese von Podozyten
Projektleitung: Hermann Pavenstädt, Roland Wedlich-Söldner
Projektlaufzeit: 07/2015 - 06/2017

FF-2014-12 – Nährstoffhomeostase an der Blut-Hirn-Schranke
Projektleitung: Christian Klämbt, Matthias Letzel, Stefanie Limmer
Projektlaufzeit: 07/2014 - 06/2016
 
FF-2014-15 – Genomweite Analyse von schubspannungsinduzierten "enhancer" Elementen in Endothelzellen
Projektleitung: Hans-Joachim Schnittler, Arndt Siekmann
Projektlaufzeit: 07/2014 - 06/2016
 
FF-2013-09 – Markierungsfreie Detektion von Lipiddomänen in biologischen Membranen
Projektleitung: Carsten Fallnich, Volker Gerke
Projektlaufzeit: 07/2013 - 06/2015
 
FF-2013-29 – Lipid Rafts - Mathematische Modellierung, Moleküldynamik und Experiment
Projektleitung: Angela Stevens, Volker Gerke, Andreas Heuer
Projektlaufzeit: 07/2013 - 06/2015