Projektbeschreibung
Studie zur Untersuchung des Einflusses körpereigener elektrischer Felder auf das Zellwachstum
Endogene elektrische Felder in Geweben sind für Wachstum und Reparatur unerlässlich, eine Eigenschaft, die viele Arten teilen. Während der Regeneration können die elektrischen Ströme in der Wunde auch nach der Heilung noch Stunden bis Tage anhalten und das Organwachstum durch Erhöhung der Zellteilungsrate beeinflussen. Wie Ionenfluss, Membranpotenzial und Zellwachstum während der Regeneration zusammenwirken, ist jedoch noch unklar. Im über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekt ElectricFins soll versucht werden, diese elektrischen Veränderungen bei Organschäden aufzudecken und herauszufinden, wie sie das Zellwachstum auslösen. Die Forschenden werden anhand sich regenerierender Zebrafisch-Larvenflossen schnelle Bildgebung und Elektrophysiologie einsetzen, um elektrische Signale unmittelbar nach der Verletzung zu messen. Ein elektrohydraulisches Modell wird die Ionenflüsse in den Zellen mit den elektrischen Feldern im Gewebe verbinden. Mit optogenetischen Werkzeugen soll getestet werden, ob diese Ströme das Zellwachstum auslösen.
Ziel
The existence of endogenous electric fields in tissues is a fundamental feature for successful morphogenesis and repair processes, conserved across species. In a regeneration setting, wound electric currents can last hours to days, even after the wound is closed. Altering such currents by perturbing its underlying ion flows has been shown to affect organ growth via an increase in proliferative rates. Therefore, electric field directly takes part in regeneration. However, the relationship between ion flows, membrane potential, and cell proliferation for driving the regeneration response is not well understood.
This project aims to uncover the dynamic electrical environmental changes that cells are exposed to upon organ damage, and how these can be coupled with biochemical signalling towards starting proliferation. By using the regenerating zebrafish larval fin as an experimental model, I will establish quantitative and interdisciplinary approaches that bridges injury sensing and regeneration dynamics across length and time scales. By establishing fast in vivo imaging and electrophysiology assays, I will measure the electrical signals in the fin tissue upon injury, providing an in-depth kinetic analysis of the electric spatiotemporal changes occurring within seconds of injury. In parallel, I will establish an analytic electrohydraulics model that connects cell-based ionic flows to tissue-scale electric field and currents, being continuously interwoven with experimental data and the idea of flexoelectricity. Then, I will generate and engineer optogenetic tools to spatiotemporally perturb ionic flows and electrochemical coupling strengths, directly testing the hypothesis of ion flow-derived electric currents as voltage-gated triggers for cell proliferation. This combined strategy will provide a first-of-the-kind quantitative and mechanistic study in the emerging field of bioelectricity.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsKoordinator
80539 Munchen
Deutschland