Professor
Genexpressionslabor
Benjamin H. Lewis Vorsitzender
Das Gehirn verfügt über eine hervorragende Kontrolle über die 650 Muskeln des Körpers und ermöglicht es uns, Aufgaben mit Leichtigkeit auszuführen, die selbst für hochentwickelte Roboter schwierig sind. Wir halten die Präzision unserer Bewegungen oft für selbstverständlich, bis wir eine persönliche Erfahrung mit Schlaganfall, Rückenmarksverletzung oder neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson, ALS oder spinaler Muskelatrophie machen. Jede davon wirkt sich unterschiedlich auf das Nervensystem aus, dennoch veranschaulichen sie, wie eine Reihe von Stellen im Gehirn und Rückenmark an der Bewegungssteuerung beteiligt sind. Neurowissenschaftler untersuchen die motorische Kontrolle, um zu verstehen, wie sich unser Gehirn entwickelt und Berechnungen durchführt, und um Lösungen zu finden, die zur Reparatur von Verletzungen und zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden können. Die Komplexität der motorischen Schaltkreise stellt viele Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Therapien dar. Dazu gehört die Suche nach Methoden zur Visualisierung aktiver Neuronen in lebenden Tieren, die Definition der zellulären und molekularen Wege, die am Aufbau des motorischen Systems beteiligt sind, und die Identifizierung der zellulären und molekularen Systeme, die von Verletzungen und Krankheiten betroffen sind.
Samuel Pfaff nutzt eine Kombination aus Genetik, Biochemie und Mikroskopie mit modernsten Werkzeugen der Optogenetik. Das Pfaff-Labor ist führend in der Erforschung motorischer Neuronen. Diese Gruppe ist weithin bekannt für die Identifizierung der genetischen Wege, die es Motoneuronen ermöglichen, Axone zu Muskeln zu entwickeln und wachsen zu lassen. Die jüngste Arbeit seines Teams hat sein einzigartiges Wissen über die Genetik von Motoneuronen genutzt, um neuartige Markierungswerkzeuge zu entwickeln, die dabei helfen, mehr über motorische Schaltkreise und Krankheitsprozesse zu erfahren.
Pfaffs Labor nutzte die Genomsequenzierung, um molekulare Wege zu identifizieren, die an der Genregulation und der Entwicklung des Rückenmarks beteiligt sind. Mit diesem Wissen gelang es ihnen, aus embryonalen Stammzellen funktionelle Schaltkreise für die Wirbelsäulenmotorik zu entwickeln.
Sein Team entdeckte Neuronen im Rückenmark, die einen entscheidenden Regulierungsknoten für die Steuerung der motorischen Aktivität bilden, und entwickelte Mauslinien, die es ermöglichen, die Aktivität von Wirbelsäulenneuronen beim Gehen sichtbar zu machen.
Das Labor erstellte ein In-vitro-Modell der spinalen Muskelatrophie, um die grundlegenden Grundlagen der genetischen Signalwege zu definieren, die bei dieser Krankheit fehlschlagen. Die Gruppe arbeitete außerdem mit einem Team von Wissenschaftlern aus San Diego zusammen, um eine ALS-Therapie für Menschen zu entwickeln.
BA, Biologie, Carleton College
PhD, Molekularbiologie, UC Berkeley
Postdoktorand, Vanderbilt University und Center for Neurobiology der Columbia University