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GlucoStar

Die steigende Zahl an Menschen die an Typ-2 Diabetes/Insulin Resistenz erkrankt sind stellt die Charakterisierung von etablierten und die Entwicklung neuer Insulin-mimetischer Substanzen in den Fokus der Forschung. Verschiedene Methoden wurden entwickelt um diese Fragestellung zu adressieren. Quantifizierbarkeit und/oder Analyse von lebenden Zellen sind dabei allerdings ein limitierender Faktor. Ein Schlüssel-Molekül für die Charakterisierung von Insulin-mimetischen Substanzen ist der Glukose-Transporter 4 (GLUT4). Dieses Protein ermöglicht die Aufnahme von Glukose in Fett- und Muskelzellen und reduziert so den Blutzuckerspiegel um Hyperglykämie zu vermeiden. In einem basalen Zustand der Zelle ist GLUT4 in intrazellulären Kompartimenten arretiert. Insulin induziert die Translokation von GLUT4 in die Plasmamembran und führt so zur Aufnahme von Glukose. Insulinresistenz, ein wichtiger Parameter von Typ-2 Diabetes, reduziert diesen Translokationprozess von Glut4 massiv. Um Substanzen zu finden, die in der Lage sind die GLUT4-Translokation in Abwesenheit von Insulin (Insulin-Mimetika) zu bewirken, besteht ein großer Bedarf an Techniken, welche die Quantifizierung der GLUT4 Translokationseffizienz ermöglichen. In unserer Arbeitsgruppe haben wir vor kurzem eine auf Fluoreszenzmikroskopie basierende Methode entwickelt, mittels der eine schnelle Quantifizierung der GLUT4-Translokation in lebenden Zellen ermöglicht wird. Der Assay soll im Rahmen dieses Projektes zur Identifizierung und Charakterisierung neuer Insulin-mimetischer Substanzen verwendet werden. Die Fragestellung ist von großer Bedeutung, da ein Insulin-Mimetikum bzw. eine Substanz, welche die Glukoseaufnahme gezielt verbessert, ein schwer erreichbares Ziel der pharmazeutischen Forschung ist. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit einer enormen Vielzahl an natürlichen Stoffen, die für die antidiabetische Forschung von Relevanz sind, soll der Fokus dieses Projektes auf diesen Substanzen liegen. In diesem Zusammenhang sollen frei zugängliche Substanz-Bibliotheken mit tausenden von Pflanzenextrakten als Quelle sekundärer Planzeninhaltsstoffe dienen. Das Ziel dieses Projektes ist aber nicht nur die Identifikation von neuen, Insulin-mimetischen Substanzen. Ganz im Gegenteil, wir beabsichtigen eine Umfassende Analyse der in Frage kommenden Stoffe mittels geeigneter in-vitro Zellmodelle, um die Wirksamkeit in lebenden Systemen tatsächlich zu beweisen. Zu diesem Zweck werden wir unseren auf Fluoreszenzmikroskopie basierenden Assay (TIRF-Mikroskopie) zur Quantifizierung der GLUT4-Translokation verwenden und eine erhöhte GLUT4 Membraninsertion nach Behandlung mit den entsprechenden Substanzen mittels Atomic Force Microscopy (AFM) untermauern. Zusätzlich soll ein Hühnerei-Test (Hens Egg Test) durchgeführt werden, um zu beweisen, dass potentielle Substanzen auch im lebenden Tiermodell positiv auf eine Senkung des Blutzuckerspiegels wirken.

Additional material: 

Spotty V1.3 

Spotty Homepage


Head

Dr. Julian Weghuber

Researchers

Daniela Martina Borgmann MSc.
Dr. techn. Peter Lanzerstorfer BSc. MSc.
Verena Stadlbauer MSc.
Prof.(FH) DI Dr. Stephan Winkler

Duration

01/2015 - present

Research Areas

Image Analysis

Research Institutions

University of Applied Sciences, Upper Austria, Hagenberg Campus
University of Applied Sciences, Upper Austria, Wels Campus
Protein Interaction Lab

Funded by the Basis Research Funding of the University of Applied Sciences Upper Austria

Research focus

Food Technology and Nutrition
Software technology and application

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GlucoStar

Die steigende Zahl an Menschen die an Typ-2 Diabetes/Insulin Resistenz erkrankt sind stellt die Charakterisierung von etablierten und die Entwicklung neuer Insulin-mimetischer Substanzen in den Fokus der Forschung. Verschiedene Methoden wurden entwickelt um diese Fragestellung zu adressieren. Quantifizierbarkeit und/oder Analyse von lebenden Zellen sind dabei allerdings ein limitierender Faktor. Ein Schlüssel-Molekül für die Charakterisierung von Insulin-mimetischen Substanzen ist der Glukose-Transporter 4 (GLUT4). Dieses Protein ermöglicht die Aufnahme von Glukose in Fett- und Muskelzellen und reduziert so den Blutzuckerspiegel um Hyperglykämie zu vermeiden. In einem basalen Zustand der Zelle ist GLUT4 in intrazellulären Kompartimenten arretiert. Insulin induziert die Translokation von GLUT4 in die Plasmamembran und führt so zur Aufnahme von Glukose. Insulinresistenz, ein wichtiger Parameter von Typ-2 Diabetes, reduziert diesen Translokationprozess von Glut4 massiv. Um Substanzen zu finden, die in der Lage sind die GLUT4-Translokation in Abwesenheit von Insulin (Insulin-Mimetika) zu bewirken, besteht ein großer Bedarf an Techniken, welche die Quantifizierung der GLUT4 Translokationseffizienz ermöglichen. In unserer Arbeitsgruppe haben wir vor kurzem eine auf Fluoreszenzmikroskopie basierende Methode entwickelt, mittels der eine schnelle Quantifizierung der GLUT4-Translokation in lebenden Zellen ermöglicht wird. Der Assay soll im Rahmen dieses Projektes zur Identifizierung und Charakterisierung neuer Insulin-mimetischer Substanzen verwendet werden. Die Fragestellung ist von großer Bedeutung, da ein Insulin-Mimetikum bzw. eine Substanz, welche die Glukoseaufnahme gezielt verbessert, ein schwer erreichbares Ziel der pharmazeutischen Forschung ist. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit einer enormen Vielzahl an natürlichen Stoffen, die für die antidiabetische Forschung von Relevanz sind, soll der Fokus dieses Projektes auf diesen Substanzen liegen. In diesem Zusammenhang sollen frei zugängliche Substanz-Bibliotheken mit tausenden von Pflanzenextrakten als Quelle sekundärer Planzeninhaltsstoffe dienen. Das Ziel dieses Projektes ist aber nicht nur die Identifikation von neuen, Insulin-mimetischen Substanzen. Ganz im Gegenteil, wir beabsichtigen eine Umfassende Analyse der in Frage kommenden Stoffe mittels geeigneter in-vitro Zellmodelle, um die Wirksamkeit in lebenden Systemen tatsächlich zu beweisen. Zu diesem Zweck werden wir unseren auf Fluoreszenzmikroskopie basierenden Assay (TIRF-Mikroskopie) zur Quantifizierung der GLUT4-Translokation verwenden und eine erhöhte GLUT4 Membraninsertion nach Behandlung mit den entsprechenden Substanzen mittels Atomic Force Microscopy (AFM) untermauern. Zusätzlich soll ein Hühnerei-Test (Hens Egg Test) durchgeführt werden, um zu beweisen, dass potentielle Substanzen auch im lebenden Tiermodell positiv auf eine Senkung des Blutzuckerspiegels wirken.

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Dr. Julian Weghuber

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Daniela Martina Borgmann MSc.
Dr. techn. Peter Lanzerstorfer BSc. MSc.
Verena Stadlbauer MSc.
Prof.(FH) DI Dr. Stephan Winkler

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01/2015 - present

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