AG Prof. Angelika Lampert
Herzlich willkommen auf der Seite der Arbeitsgruppe von Prof. Angelika Lampert!
Am Institut für Physiologie ist das Kerngebiet unserer Arbeitsgruppe der Bereich der Neurophysiologie.
In einem internationalen Team aus Wissenschaftlern verschiedener Sparten befassen wir uns mit Natriumkanälen und der Erregbarkeit von Zellen, insbesondere auch mit dem Zusammenhang von Natriumkanälen und Schmerz. Da Natriumkanäle wesentlich für Nervenerregung verantwortlich sind, lassen sich durch Veränderungen dieser Kanäle möglicherweise Schmerzen lindern.
Erfahren Sie mehr über die drei wesentlichen Schwerpunkte unsere Forschung:
Da spannungsgesteuerte Natriumkanäle Aktionspotentiale auslösen können, sind sie wesentlich für die Erregbarkeit von Neuronen verantwortlich. Wir untersuchen diesen Kanal und seine physiologische Struktur-Funktionsbeziehung als Monomer und als Dimere.
Basierend auf kürzlich publizierten CryoEM Strukturen analysieren wir die Schalteigenschaften und veränderte Pharmakologie von Natriumkanal-Mutationen im Rahmen sowohl von Herz-Rhythmusstörungen, Medikamenten-Nebenwirkungen, entzündlichen Neuropathien (u.a. der Small-Fiber-Neuropathie), Schmerzsyndromen, als auch von komplexen Erkrankungen wie z.B. der Schizophrenie oder Autismus, da diese mit pathologischen Varianten bzw. Regulationen des Kanals einhergehen können.
Periphere Neurone beinhalten eine Vielzahl von verschiedenen Untertypen von Natriumkanälen. Deren Rolle in verschiedenen sensorischen Qualitäten untersuchen wir auch innerhalb des Graduiertenkollegs MultiScale/MultiSenses.
Schematische Darstellung der Öffnung des Natriumkanals
Der spannungsgesteuerte Natriumkanal Nav1.7 ist wesentlich an der Wahrnehmung schmerzhafter Reize durch periphere Neuronen beteiligt. Mutationen dieses Kanals können zu Schmerzsyndromen, wie beispielsweise der Erythromelalgie, führen. Die Erythromelalgie Mutation Q875E erzeugt eine Salzbrücke innerhalb des Kanalmoleküls, die den Spannungsensor der Domäne I in der aktivierten Position stabilisiert (hier durch Magneten metaphorisch veranschaulicht). So bewirkt die Q875E Mutation wahrscheinlich Übererregbarkeit und Schmerzen. Diese Wechselwirkung zwischen zwei Kanaldomänen ist vermutlich die strukturelle Basis für einen neuen Mechanismus, der dieser Schmerzstörung zugrunde liegt. Weitere Informationen zu dieser Arbeit finden Sie hier und eine graphische Aufarbeitung unserer Daten finden Sie hier.
Die Schmerzforschung leidet aktuell an einem Translationsproblem: Pathomechanismen oder Therapien der Maus sind beim Menschen oft wirkungslos. In der Psychiatrie sind verlässliche präklinische Modelle selten. Daher ist ein menschliches zelluläres System unabdingbar. Wir arbeiten daher mit induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) von Patienten und Probanden und generieren so sensorische periphere Neurone und zentrale Nervenzellen. Mit elektrophysiologischen Methoden untersuchen wir die Erregbarkeit – und damit die relevante Funktion – dieser Zellen und können so Konsequenzen von Genetik, Pharmakologie und anderen Manipulationen direkt in der funktionellen Pathophysiologie der Zellen ablesen. Hierbei interessieren uns vor allem periphere und neuropathische Schmerzsyndrome, aber auch Schizophrenie und Autismus.
Mehr über unsere Stammzellforschung erfahren Sie in diesem Video des Stammzellnetzwerks NRW:
In Zusammenarbeit mit Prof. Dr.-Ing. Laura De Laporte vom DWI (Leibniz-Institut für interaktive Materialien) arbeiten wir innerhalb des Graduiertenkollegs ME3T an einem 3D innervierten Hautmodell, basierend auf Hydrogelen, um die veränderte Keratinozyten-Nerven-Interaktion und neuronale Erregbarkeit z.B. bei Entzündungen oder genetischen Erkrankungen untersuchen zu können.
Um Zellmodelle möglichst nahe am Menschen zu verwenden, nutzen wir auch sensorische Neurone des Schweins, die wir eingehend elektrophysiologisch und genetisch charakterisieren.
Nur intensive Interaktionen zwischen Grundlagenwissenschaftlern und Klinikern können zu neuen Therapien führen.
Im BMBF Konsortium Bio2Treat entwickeln wir mit unseren Partnern eine PainWatch. Die dadurch gewonnenen biometrischen Daten von Schmerzpatienten kombinieren wir mit elektrophysiologischen Daten von iPS-Zellen. Über machine learning Ansätze arbeiten wir mit unseren Partnern (Prof. Andreas Schuppert vom Institut für Computational Biomedicine und der Grünenthal AG) daran, die Diagnose, Prognose und zukünftige Therapie-Optionen für chronische Schmerzpatienten zu verbessern.
Im Sodium Channel Network Aachen, kurz SCNAachen, erforschen wir die Grundlagen der personalisierten Medizin für SFN (Small-Fiber-Neuropathie) Patienten in einem größeren Konsortium. Es wird untersucht, welche Auswirkungen Mutationen in den Kanälen auf die neuronale Erregbarkeit haben. Mit den gewonnenen Daten möchten wir vorhersagen können, welche Auswirkungen Natriumkanalvarianten auf Analgetika haben können.
Mit einem Hochdurchsatz Patch-Roboter (SyncroPatch 381i) untersuchen wir die Biophysik von Natriumkanalvarianten von Patienten und führen pharmakologische Tests durch, um möglicherweise Substanzen zu identifizieren, die mutations-spezifisch die Kanaleigenschaften modifizieren können.
In Kooperation mit Prof. Namer (IZKF Nachwuchsgruppe Aachen), die mikroneurographische Untersuchungen am Probanden/Patienten durchführt, bilden wir eine Brücke von der Grundlagenforschung zur Klinik.
Forschungsförderungen
Die Uniklinik RWTH Aachen ist eine gemeinnützige Einrichtung, deren Forschung durch Zuwendungen von Bund und Ländern finanziert wird.
Um exzellente Forschung mit dem Ziel der personalisierten Therapie betreiben zu können, benötigen wir zusätzlich Unterstützung durch Organisationen und Partner aus öffentlicher Hand, Industrie und Gesundheitswirtschaft.
Aktuelle drittmittelgeförderte Konsortien:
Weitere Projekte werden gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
Darüber hinaus bestehen Industriekooperationen mit Grünenthal GmbH (Deutschland) und F. Hoffmann-La Roche Ltd (Basel, Schweiz).
