Dr. Rolf Sprengel
Gruppenleiter
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Curriculum Vitae

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Forschungsgruppenleiter: Rolf Sprengel

Das ultimative Ziel meiner Forschungsgruppe in den nächsten zwei Jahren ist die Identifizierung von diagnostischen und therapeutischen Mitteln zur Behandlung von psychischen und kognitiven Störungen. Hierzu nutzen meine Mitarbeiter und Kooperationspartner von uns generierte genetisch modifizierte Mäusen, die keine oder nur fehlerhafte NMDA- und AMPA-Glutamat-Rezeptoren oder das postsynaptischen Protein SHANK2 exprimieren. Unsere frühere Studien des Seeburg Konsortiums z.B. [1] und andere Forscher zeigten bereits überzeugend in Mäusen, dass sowohl die NMDA- und AMPA-Rezeptoren als auch die postsynaptische Strukturproteine SHANK1-3 entscheidend für Lern- und Gedächtnisprozesse sind. Die bedeutendsten Ergebnisse dieser früheren Arbeiten meiner Gruppe waren, dass (A) Mäuse, denen das GluA1-tragende AMPA Rezeptor fehlt, geeignete Tiermodelle zur Erforschung von Schizophrenie und Depressionen genutzt werden können [2-6], (B) hippocampale NMDA-Rezeptoren bei der Entscheidungsfindung eine entscheidende Rolle spielten, jedoch nicht für die Gedächtnisspeicherung notwendig sind [7], (C) die elektrophysiologisch induzierte, NMDAR-abhängige verbesserte synaptische Transmission (LTP) in akuten Hippocampusschnitten keine Aussage zur Lernfähigkeit der Tiere zulassen [7-9], und (D) Virus-vermittelte Überexpression von SHANK2-Mutationen in Mäusen zu Autismus-Spektrum-Störung (ASD) - zu ASD ähnlichem Verhalten bei Mäuse führt [10].

[1]  Bannerman DM, Sprengel R, Sanderson DJ, McHugh SB, Rawlins JN, Monyer H, and Seeburg PH (2014). Hippocampal synaptic plasticity, spatial memory and anxiety. Nat Rev Neurosci 15, 181-192.

[2]  Bannerman DM, Bus T, Taylor A, Sanderson DJ, Schwarz I, Jensen V, Hvalby O, Rawlins JN, Seeburg PH, and Sprengel R (2012). Dissecting spatial knowledge from spatial choice by hippocampal NMDA receptor deletion. Nat Neurosci 15, 1153-1159.

[3]  Barkus C, Feyder M, Graybeal C, Wright T, Wiedholz L, Izquierdo A, Kiselycznyk C, Schmitt W, Sanderson DJ, Rawlins JN, Saksida LM, Bussey TJ, Sprengel R, Bannerman D, and Holmes A (2012). Do GluA1 knockout mice exhibit behavioral abnormalities relevant to the negative or cognitive symptoms of schizophrenia and schizoaffective disorder? Neuropharmacology 62, 1263-1272.

[4]  Berkel S, Tang W, Trevino M, Vogt M, Obenhaus HA, Gass P, Scherer SW, Sprengel R, Schratt G, and Rappold GA (2012). Inherited and de novo SHANK2 variants associated with autism spectrum disorder impair neuronal morphogenesis and physiology. Hum Mol Genet 21, 344-357.

[5]  Fitzgerald PJ, Barkus C, Feyder M, Wiedholz LM, Chen YC, Karlsson RM, Machado-Vieira R, Graybeal C, Sharp T, Zarate C, Harvey-White J, Du J, Sprengel R, Gass P, Bannerman D, and Holmes A (2010). Does gene deletion of AMPA GluA1 phenocopy features of schizoaffective disorder? Neurobiol Dis 40, 608-621.

[6]  Inta D, Monyer H, Sprengel R, Meyer-Lindenberg A, and Gass P (2010). Mice with genetically altered glutamate receptors as models of schizophrenia: a comprehensive review. Neurosci Biobehav Rev 34, 285-294.

[7]  Sanderson DJ, Good MA, Seeburg PH, Sprengel R, Rawlins JN, and Bannerman DM (2008). The role of the GluR-A (GluR1) AMPA receptor subunit in learning and memory. Prog Brain Res 169, 159-178.

[8]  Shimshek DR, Jensen V, Celikel T, Geng Y, Schupp B, Bus T, Mack V, Marx V, Hvalby O, Seeburg PH, and Sprengel R (2006). Forebrain-specific glutamate receptor B deletion impairs spatial memory but not hippocampal field long-term potentiation. J Neurosci 26, 8428-8440.

[9]  Zamanillo D, Sprengel R, Hvalby O, Jensen V, Burnashev N, Rozov A, Kaiser KM, Koster HJ, Borchardt T, Worley P, Lubke J, Frotscher M, Kelly PH, Sommer B, Andersen P, Seeburg PH, and Sakmann B (1999). Importance of AMPA receptors for hippocampal synaptic plasticity but not for spatial learning. Science 284, 1805-1811.

[10] Berkel S, Tang W, Trevino M, Vogt M, Obenhaus HA, Gass P, Scherer SW, Sprengel R, Schratt G, and Rappold GA (2012). Inherited and de novo SHANK2 variants

Forschungsprojekte (2014-heute):

Meine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, die am Institut für Anatomie und Zeltbiologie der Universität Heidelberg forscht, konzentriert sich jetzt und zukünftig auf drei Forschungsschwerpunkte, die im wesentlichen am Institut für Anatomie und Zeltbiologie der Universität Heidelberg durchgeführt werden.

Meine Forschungsschwerpunkte sind klar definiert: 

In Schwerpunkt 1 und 2 (1: Schizophrenie, geistige Behinderung bzw. 2: Fehlfunktion von SHANK Proteinen bei autistischem Verhalten von genetisch manipulierten Mäusen) fokussieren wir unsere Analysen auf mögliche Therapieansätze dieser geistigen Erkrankungen. Allerdings müssen wir erst herausfinden welche Netzwerkaktivitäten im Gehirn der verhaltensgestörten Mäuse verändert sind und sich anatomisch und elektrophysiologisch beobachten und messen lassen. Im 3. Schwerpunkt analysiert meine Doktorandin Hannah Jakobi in Korrelationsstudien die Aktivität von Astrozyten mit genetischen Aktivitätsindikatoren vor, nach und während der Aktivierung von Neuronen in akuten Gehirnschnitten oder hippokampalen Zellkulturen am Fluoreszenzmikroskop. 

Meine Mitarbeiter: 

Als Kerngruppe bearbeiten zwei Doktoranden, eine Postdoc und eine technische Assistentin zusammen mit mir die drei verschiedene Forschungsschwerpunkte. In unsere Arbeiten werden häufig internationale Praktikanten, Bachelorstudenten und Masterstudenten, die meist an der Universität Heidelberg immatrikuliert sind, mit einbezogen. 

Meine Kooperationen:

Neben der Förderung durch das Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung werden meine Forschungsarbeiten von den Sonderforschungsbereichen “Funktionelle Ensembles” (SFB1134) und dem “Heidelberger Schmerz Konsortium” (SFB1158) unterstützt. Schwerpunkt 3 wird in enger Kooperation mit dem Letten Centre am “Institute of Basic Medical Science” der Universität von Oslo bearbeitet. In Schwerpukt 1 arbeiten wir u.A. mit David Bannerman (Universität von Oxford), David Sanderson (University of Durham), Dennis Kätzel (Universität Ulm), Peter Gass am Zentralinstitut für seelische Gesundheit (ZI) in Mannheim und Mazahir Hasan am Achucarro “Basque Center for Neuroscience) zusammen.

Versuche zum Lern- und Sozialverhalten von Mäusen werden in enger Zusammenarbeit mit dem der “Interdisciplinary Neurobehavioral Core" (INBC) Einrichtung der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg durchgeführt.

Ausblick:

In den nächsten zwei Jahren (bis Ende 2019), wenn die Kooperationsvereinbarung zwischen dem Max-Planck-Institut für medizinische Forschung und dem Universitätsklinikum Heidelberg endet, werde ich die experimentellen Teile meiner Forschung beenden.

Die wichtigsten von mir generierten Mauslinien sind entweder bei Jackson Laboratories oder dem europaischen Maus Mutanten Archive (EMMA) erhältlich.

 

Nähere Informationen zu den Projekten und zu meinen früheren Forschungsprojekten entnehmen Sie in meiner Vita und meiner Homepage in ENGLISH:

 
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