Prof. Dr. Özgün Gökce leitet neuerdings die Forschungsgruppe „Systems Neuroscience - Cell Diversity" an der Klinik für Neurodegenerative des Universitätsklinikum Bonn (UKB). In einer Zeit rascher technologischer Durchbrüche wollen er und sein Team innovative Instrumente entwickeln und einsetzen, um die Grundprinzipien des Nervensystems sowohl im gesunden als auch im kranken Zustand zu entschlüsseln.

Der Neurobiologe ist auch Mitglied des Exzellenzclusters ImmunoSensation2 der Universität Bonn. Bis vor kurzem hat er eine Forschungsgruppe an der LMU München geleitet, die sich auf bioinformatikgestützte Strategien zur Erforschung der Hirnalterung konzentrierte.

„Unsere Aufgabe ist es, die dem Alterungsprozess zugrundeliegenden zellulären Reaktionen zu erforschen und die molekularen Mechanismen zu entschlüsseln, die neurodegenerativen und neuroentwicklungsbedingten Störungen zugrunde liegen“, sagt Prof. Gökce. Um diese Ziele zu erreichen, entwickelt und integriert sein Team modernste Technologien, darunter Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq), räumliche Transkriptomik (ST), Elektronenmikroskopie und Algorithmen für maschinelles Lernen, um ein umfassendes und ganzheitliches Verständnis dieser kritischen biologischen Prozesse zu erlangen.

Räumliche Transkriptomik-korrelierte Elektronenmikroskopie bei Hirnverletzungen

Als Reaktion auf eine Verletzung verändern die Zellen des umliegenden Gewebes ihre Strukturen und ihre Genexpressionsaktivitäten. Obwohl diese beiden Parameter eng miteinander verwoben sind, wurden sie bisher aufgrund technischer Beschränkungen nur getrennt voneinander beobachtet. Prof. Gökce hat nun einen Weg gefunden, die transkriptionellen und ultrastrukturellen Reaktionen auf eine Verletzung gleichzeitig zu überwachen, indem er die räumliche Transkriptomik-korrelierte Elektronenmikroskopie verwendet. „Wir wollen mit Hilfe dieser neuen Technik besser verstehen, wie einzelne Zellen als Reaktion auf eine Verletzung sowohl ihre Struktur als auch ihre Genaktivität verändern“, sagt Prof. Gökce. Den Durchbruch hat der Neurowissenschaftler mit der Kombination von zwei bestehenden Techniken erreicht: Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization (MERFISH), das aktive Gene in jeder Zelle identifiziert, und Elektronenmikroskopie, die uns einen hochauflösenden Blick auf die Struktur einer Zelle ermöglicht. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Communications veröffentlicht.

Am Standort Bonn ist Prof. Gökce bestrebt, modernste Technologien wie die eben beschriebene Räumliche Transkriptomik-korrelierte Elektronenmikroskopie zu entwickeln und einzusetzen, um die komplexen biologischen Prozesse, die dem Altern und der Neurodegeneration zugrunde liegen, zu entschlüsseln.