Das Micronet-Projekt (Grant 01EW1705B) wurde im Rahmen des ERA-NET-Programms durchgeführt und konzentrierte sich auf die Erstellung von Proteom-Profilen des Gehirns erwachsener Mäuse nach traumatischen Verletzungen. Die Kernkompetenz des Teams am Helmholtz Zentrum München lag in der groß angelegten Proteomik der Großhirnrinde, der subependymalen Zone und des Riechkolbens. Mithilfe einer neu entwickelten Gefrierschnitttechnik erstellte die Gruppe eine umfassende Proteomdatenbank für die intakte erwachsene Hirnrinde, die anschließend mit Daten aus zwei verschiedenen Verletzungsmodellen verglichen wurde. Bei dem ersten Modell, das vom Ulmer Labor von Prof. Roselli zur Verfügung gestellt wurde, handelte es sich um einen leichten, nicht invasiven Aufprall, bei dem der Schädel nicht verletzt wurde, während das zweite Modell eine invasive Stichverletzung war, die die Münchner Gruppe seit vielen Jahren charakterisiert hatte. Frühere Literaturrecherchen bestätigten, dass bei beiden Modellen keine proteomischen Analysen durchgeführt worden waren, so dass die Studie neu war.
Die Proteomanalyse des intakten Kortex ergab eine reichhaltige extrazelluläre Matrix (ECM) und identifizierte Transglutaminase 1 und 2 als wichtige Regulatoren der Nische der adulten neuralen Stammzellen. Im Riechkolben fehlten der ECM perineurale Netzwerke, eine Eigenschaft, die wahrscheinlich die synaptische Plastizität bewahrt. In den Verletzungsmodellen zeigte die invasive Stichwunde eine klare Zonierung der ECM, wobei die äußere Zone Merkmale der Stammzellnische, einschließlich der Transglutaminase-Expression, aufwies. Es zeigte sich, dass Astrozyten die Hauptquelle für diese Proteine sind, was die Hypothese stützt, dass perivaskuläre Astrozyten die Nischenbildung nach einer Verletzung vorantreiben. In einer CCR2-Knockout-Maus war die Makrophageninvasion deutlich reduziert, was zu einer glatteren Narbe und einer verbesserten ECM-Zusammensetzung führte. Ein Modell mit wiederholten Verletzungen zeigte außerdem, dass die Proliferation von Astrozyten an den Blutgefäßen streng reguliert wird und dass sich das Verhalten besser erholt, wenn die Makrophageninfiltration begrenzt ist. In elektrophysiologischen und immunhistochemischen Studien wurden Ionenkanäle identifiziert, die bevorzugt in perivaskulären Astrozyten exprimiert werden, was auf einen Mechanismus hindeutet, durch den diese Zellen die Proliferation beschleunigen und die Makrophageninvasion unterdrücken. In Zusammenarbeit mit dem Roselli-Labor haben proteomische Daten c-Met und VEGFR als schädliche Faktoren hervorgehoben, was einen Weg für Therapien mit Tyrosinkinase-Hemmern eröffnet.
Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden in vier von Experten begutachteten Publikationen und zwei Manuskripten, die derzeit geprüft werden, veröffentlicht. Zu den bekanntesten Veröffentlichungen gehören ein Artikel in Cell Stem Cell aus dem Jahr 2020, in dem das Nischenproteom adulter neuraler Stammzellen definiert wird, ein Artikel in Frontiers in Cell Neuroscience aus dem Jahr 2020 über ECM-Lücken in glialen Narben und ein Artikel in Glia aus dem Jahr 2021 über die Reaktion von Astrozyten auf wiederholte Traumata. Die Methode der Gefrierschnittpräparation wurde beim Journal for Visualized Experiments eingereicht. Alle Ergebnisse sind durch Konferenzpräsentationen und Zeitschriftenveröffentlichungen öffentlich zugänglich, und die zugrunde liegenden Datensätze können auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden.
Die Zusammenarbeit war von zentraler Bedeutung für das Projekt. Das Team des Helmholtz Zentrums München leitete den proteomischen Arbeitsablauf und die Datenanalyse, während die Gruppe von Prof. Roselli das Material für die leichten Verletzungen lieferte und zu den vergleichenden Analysen beitrug. Weitere Partner innerhalb des Micronet-Netzwerks lieferten Fachwissen in den Bereichen Elektrophysiologie, Immunhistochemie und Tiermodellentwicklung. Das Projekt hielt sich an den Finanzierungsplan und das Budget des ERA-NET-Programms, wobei der Zuschuss die gesamte Dauer der Studie abdeckte. Der erfolgreiche Abschluss des Projekts, der durch die rechtzeitige Veröffentlichung und den Austausch von Daten belegt wird, zeigt die Effektivität des kollaborativen Rahmens und den Wert der Integration von Proteomik mit funktioneller Neurobiologie, um das Verständnis der Reparaturmechanismen des Gehirns zu verbessern.