Kristian Franze
JOB ALERT!
The Franze lab is hiring! We are looking for a postdoc working at the interface of developmental neurobiology and mechanobiology to investigate how our brain is folding. Learn more about this ERC-funded project here.
Willkommen beim Franze Lab
Zu den Schlüsselaspekten bei der Entwicklung des zentralen Nervensystems (ZNS) gehören die Bildung von neuronalen Axonen, ihr anschließendes Wachstum und ihre Führung durch dicke Schichten von Nervengewebe sowie die Faltung des Gehirns. All diese Prozesse sind mit Bewegung verbunden und müssen daher von Kräften angetrieben werden. Doch während unser Verständnis der biochemischen und molekularen Kontrolle dieser Prozesse rasch zunimmt, ist der Beitrag der Mechanik noch immer unzureichend verstanden.
Die Zellbewegung ist auch entscheidend an Störungen des ZNS beteiligt, z.B. an Fremdkörperreaktionen, bei denen aktivierte Gliazellen zu Implantaten (z.B. Elektroden) wandern und diese einkapseln, oder an der mangelnden Regeneration von Nervenzellen nach Verletzungen des ZNS (z.B. Rückenmark). Die Reparatur kann derzeit nicht gefördert werden. Bisher hat sich die Forschung – ohne größeren Durchbruch – hauptsächlich auf chemische Signale konzentriert, die das neuronale (Wieder-) Wachstum behindern und fördern.
Wir verfolgen einen anderen, interdisziplinären Ansatz und untersuchen, wie zelluläre Kräfte, lokale Zell- und Gewebenachgiebigkeit und zelluläre Mechanosensitivität zur Entwicklung und Erkrankung des ZNS beitragen. Unsere Methoden umfassen Atomkraftmikroskopie, Zugkraftmikroskopie, maßgefertigte einfache und komplexe nachgiebige Zellkultursubstrate, optische Mikroskopie einschließlich konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie und zellbiologische Techniken. Wir haben zum Beispiel gezeigt, dass Nervengewebe mechanisch sehr heterogen ist. Darüber hinaus fanden wir heraus, dass Neuronen ständig Kräfte auf ihre Umgebung ausüben und dass sowohl Neuronen als auch Gliazellen auf mechanische Reize wie Gewebesteifung reagieren.Das Verständnis, wie und wann ZNS-Zellen aktiv Kräfte ausüben und auf ihre mechanische Umgebung reagieren, wird ein neues Licht auf die Entwicklung des ZNS werfen und könnte schliesslich zu neuen biomedizinischen Ansätzen zur Behandlung oder Umgehung von Störungen führen, die mechanische Signalgebung beinhalten.
Unrestrained growth of correctly oriented microtubules instructs axonal microtubule orientation. Elife 11:e77608 (2022)
Rheinlaender J, Dimitracopoulos A, Wallmeyer B, Kronenberg NM, Chalut KJ, Gather MC, Betz T, Charras G, Franze K: Cortical cell stiffness is independent of substrate mechanics. Nature Materials 19:1019–1025 (2020)
Thompson AJ, Pillai EK, Dimov IB, Foster SK, Holt CE, Franze K: Rapid changes in tissue mechanics regulate cell behaviour in the developing embryonic brain. Elife 8:e39356 (2019)
Jakobs MAH, Dimitracopoulos A, Franze K: KymoButler, a deep learning software for automated kymograph analysis. Elife 8:e42288 (2019)
Barriga EH, Franze K, Charras G, Mayor R: Tissue stiffening coordinates morphogenesis by triggering collective cell migration in vivo. Nature 554:523–527 (2018)
Moeendarbary E, Weber IP, Sheridan GK, Koser DE, Solemane S, Haenzie B, Bradbury EJ, Fawcett J, Franze K: The soft mechanical signature of glial scars in the central nervous system. Nature Communications 8:14787 (2017)
Koser DE, Thompson AJ, Foster SK, Dwivedy A, Pillai EK, Sheridan GK, Svoboda H, Viana M, Costa LdF, Guck J, Holt CE, Franze K: Mechanosensing is critical for axon growth in the developing brain. Nature Neuroscience 19(12):1592-1598 (2016)
Hardie RC, Franze K: Photomechanical responses in Drosophila photoreceptors. Science338(6104):260-263 (2012)
Franze K, Grosche J, Skatchkov SN, Schinkinger S, Foja C, Schild D, Uckermann O, Travis K, Reichenbach A, Guck J: Muller cells are living optical fibers in the vertebrate retina. PNAS 104(20):8287-8292 (2007)
