Arbeitsgruppe

Dr. rer. nat. Nils C. Gassen

Gruppenleiter

Meine Motivation für die Forschung entspringt der Überzeugung, dass Stress – eine der allgegenwärtigsten Kräfte, die die menschliche Gesundheit prägen – nicht nur eine Ursache von Krankheit ist, sondern ein Fenster zu den grundlegenden Prinzipien der Anpassung. Mich treibt der Glauben an, dass wir unser Verständnis und die Behandlung stressbedingter Erkrankungen verändern können, indem wir die zelluläre und molekulare Logik insbesondere in Bezug auf Autophagie und Homöostase entschlüsseln. Das translationale Potenzial dieser Arbeit ist unvergleichlich, da es grundlegende molekulare Mechanismen mit bedeutungsvollen klinischen Anwendungen verbindet. Ebenso motivierend ist die Möglichkeit, eine neue Generation kreativer Wissenschaftler:innen zu fördern, die über Grenzen hinweg denken und in kollaborativen, interdisziplinären Umgebungen aufblühen. Gemeinsam mit einem herausragenden Netzwerk von Kolleg:innen strebe ich danach neu zu definieren wie wir Stress erforschen, konzeptualisieren und letztlich in Resilienz transformieren.

Zelluläre Homöostase und Autophagie als Kernmechanismus von Stress und Resilienz

Diese Projektlinie konzentriert sich auf die Autophagie als Knotenpunkt der Stressanpassung, der molekulare Mechanismen der Proteostase, des Stoffwechsels und der Resilienz miteinander verbindet. Aufbauend auf den Projekten ASTRA und AutoHealth wird untersucht, wie autophagieinduzierende Polyamine (z. B. Spermidin) und metabolische Regulatoren in Gliazellen und Neuronen die Homöostase unter Stress wiederherstellen. ASTROMICS ergänzt dies durch einen Fokus auf den mitochondrialen Stoffwechsel von Astrozyten und hebt die Beiträge von Gliazellen zu stressbedingter Stoffwechsel-Dysregulation und Energieungleichgewicht hervor. Die Arbeit nutzt Autophagie-Reporter-Modelle, Metabolomik und in vivo Manipulationen, um die zeitliche Dynamik des autophagischen Flusses unter akutem und chronischem Stress zu untersuchen. Durch die Integration von Daten aus Mensch und Tier wird Autophagie als bidirektionale Kommunikationsachse zwischen dem Gehirn und peripheren Stoffwechselsystemen definiert. Durch Zusammenarbeit über molekulare, verhaltensbezogene und translationale Domänen hinweg etabliert diese Projektlinie die Autophagie sowohl als molekulares Kennzeichen der Resilienz als auch als therapeutisches Ziel für stressbedingte und metabolische Komorbiditäten. Das Ziel ist es, die Autophagie als Master-Regulator der Stressanpassung und der Gehirn-Körper-Homöostase zu definieren und eine mechanistische Grundlage für gezielte Interventionen zu schaffen, die Resilienz fördern und stressbedingte Pathologien verhindern.

In den Projekten PROGRESS, StressEVs und MoodTransfer wird Stress als ein dynamischer, multiskaliger Prozess verstanden, der molekulare, physiologische und behaviorale Dimensionen miteinander verknüpft und die Grundlage eines systembiologischen Verständnisses von Stress und Resilienz bildet – von Verhaltensdynamiken bis hin zu translationalen Biomarkern. PROGRESS führt das Konzept des „Kipppunktes von Stress“ ein, indem longitudinale, stressfreie Blutentnahmen und maschinelles Lernen zur Verhaltensanalyse im Mausmodell integriert, um molekulare Signaturen zu definieren, die Resilienz von Vulnerabilität unterscheiden. StressEVs baut darauf auf, indem extrazelluläre Vesikel (EVs) als Träger stressbezogener Signale und potenzieller Biomarker identifiziert werden, die zentrale und periphere Stressantworten verbinden. MoodTransfer ergänzt diese systemische Sichtweise, indem es die kausale Übertragung von „Stimmungszuständen“ durch proteomische und metabolomische Signaturen im Plasma testet – ein Paradigmenwechsel im Verständnis affektiver Erkrankungen als systemische und nicht rein zerebrale Prozesse. Zusammen bilden diese Projekte eine translationale Pipeline – von mechanistischen Tiermodellen bis hin zu Human-Kohorten – und etablieren Stress-Biomarker, die messbar, prädiktiv und handlungsleitend in der personalisierten Psychiatrie sind. Ziel ist es, integrative molekulare und verhaltensbezogene Signaturen von Resilienz und Vulnerabilität zu identifizieren und zu validieren, um die Stressforschung in eine prädiktive und präventive Wissenschaft der psychischen Gesundheit zu transformieren.

Geförderte Projekte:

• Krankheitsverursachend oder Resilienz fördernd? Entschlüsselung der system- und verhaltensbiologischen Prädiktoren und Determinanten des Kipppunkts von Stress
• Langzeit-Analyse der Dynamik stressinduzierten Verhaltens: Extrazelluläre Vesikel als Biomarker
• From black bile to melancholia: transmission of mood states via plasma transfer (MoodTransfer)
• Die Polyamin-Hypothese der Resilienz: Autophagie-fördernde Polyamine bei Stress, stressbedingten Erkrankungen und Resilienz (ASTRA, DFG)
• AutoHealth - Zelluläre Autophagie als therapeutisches Ziel zur Wiederherstellung der Gehirn-Körper-Homöostase bei stressassoziierten Störungen (BMFTR)
• Die Rolle von von mitochondrialem Metabolismus der Astrozyten bei chronischem Stress (ASTROMICS, DFG)

Interaktion zwischen Metabolismus und Viren: Glukokortikoide, Immunmetabolismus und zelluläre Proteostase

Diese Projektlinie untersucht, wie Virusinfektionen als systemische Stressoren die zellulären homöostatischen Mechanismen ausnutzen und stören – insbesondere den Glukokortikoid-Signalweg, die Proteostase und Autophagie. ProGReS und STEROiD identifizieren den Glukokortikoid-Rezeptor (GR) als molekulares Zentrum, das psychologische und virale Stressantworten verbindet, und zeigten, wie SARS-CoV-2 die Autophagie und Stresswege des Wirts kapert. ProteoCoV und ProATTaC erweitern diese Arbeit in Richtung therapeutischer Innovation: Sie charakterisieren Autophagie als antiviralen Abwehrmechanismus und entwickeln wirtsgerichtete, autophagieinduzierende Substanzen als Breitband-Antiviralia. Dieser integrative Ansatz – eine Kombination aus molekularer Virologie, Proteomik und pharmakologischem Screening – positioniert Virusinfektionen als Modell für allostatische Dysbalance und Resilienz-Kollaps. Über Infektionen hinaus tragen diese Erkenntnisse zum Verständnis bei, wie Stresshormone und Immunsignale auf gemeinsamen molekularen Pfaden zusammenlaufen, die Gesundheitsresultate unter Belastung bestimmen. Ziel ist es, die molekulare Schnittstelle zwischen viralem, metabolischem und psychologischem Stress zu entschlüsseln und therapeutisch nutzbar zu machen, um wirtsgerichtete Interventionen zu ermöglichen, die zelluläre und systemische Homöostase wiederherstellen.

Geförderte Projekte:

• Einfluss von SARS-CoV-2 auf proteostatische Prozesse der Zelle (ProteoCoV, BMFTR)
• Bats versus humans: Stress response as target for antiviral and anti-inflammatory drugs (STEROiD, Stiftung Charité)
• Prophylactic autophagy-inducing therapies to tackle coronaviruses (ProATTac, Volkswagenstiftung)
• Profilerstellung der Glucokortikoidrezeptor-Aktivierung nach SARS-CoV-2 Infektion (ProGReS, DFG)

Molekulare Mediatoren der Stressresilienz: von intrazellulären Sensoren zu systemischer Anpassung

Diese Projektlinie konzentriert sich auf intrazelluläre Sensoren und Signalzentren, die Stressbelastung in adaptive oder maladaptive Antworten übersetzen. AutoResilience ist ein Pionierprojekt in der Nutzung von Atg9a-Nanobodies zur Modulation der Autophagie mit zelltypspezifischer Präzision und bietet eine neuartige biotechnologische Strategie zur Förderung von Resilienz. Parallel dazu untersucht das Projekt zu FKBP-Metabolismus die doppelte Rolle des Stress-Co-Chaperons FKBP51 als Regulator der Glukokortikoid-Sensitivität und der metabolischen Anpassung. Durch die Integration zellulärer, molekularer und verhaltensbezogener Analysen erforscht diese Linie, wie FKBP51-gesteuerte Signalnetzwerke Autophagie, Energiehaushalt und Stressbewältigung über verschiedene Gewebe hinweg kontrollieren. Gemeinsam definieren diese Arbeiten die intrazellulären Mechanismen, die Stresswahrnehmung mit homöostatischer Regulation koppeln, und bieten translationale Ansatzpunkte für therapeutische Modulation. Ziel ist es, intrazelluläre Signalnetzwerke, die die Anpassungsfähigkeit bestimmen,  zu entschlüsseln und zu beeinflussen und so molekulare Stresssensoren mit allgemeiner Resilienz und metabolischer Gesundheit zu verbinden.

Geförderte Projekte:

• Modulation der Autophagie durch Atg9a-bindende kamelide Nanobodies, zur selektiven Förderung der Stressresistenz (AutoResilience, DFG)
• Die Rolle des stress-regulierten Risikofaktors FKBP51 als neuartiger zentraler Regulator der metabolischen (Dys-) Funktion (DFG)

Homöostase im Kontext von Stress

Zusammen definieren unsere drei Projektlinien eine kohärente, langfristige Forschungsagenda, die molekulare, zelluläre, systemische und translationale Ansätze vereint. Sie operationalisieren Stress als messbare Abweichung von der Homöostase und Resilienz als aktive Wiederherstellung des Gleichgewichts. Gemeinsam werden wir Autophagie, Glukokortikoid-Signalisierung und systemischen Stoffwechsel als universelle Anpassungsmechanismen positionieren – über psychische Gesundheit, Infektionen und Physiologie hinweg – und damit die Grundlage für ein transdisziplinäres Verständnis von Stress als sowohl Bedrohung als auch Chance für Gesundheit legen.

Mein Karriereweg

Ausgebildet als Naturwissenschaftler in Biochemie mit Schwerpunkt Molekularbiologie und Zellbiologie arbeite ich seit 2008 im Bereich der psychiatrischen Forschung. Während meiner Doktor- und Postdoktorandenzeit am Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München (2008–2018) habe ich Expertise und experimentelles Wissen in einem interdisziplinären und translationalen Umfeld erworben, um Hand in Hand mit Klinikern, Psychologen und Grundlagenwissenschaftlern an stressassoziierten Erkrankungen zu arbeiten. Seit Oktober 2018 leite ich die Forschungsgruppe „Neurohomöostase“ an der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Bonn. Ich führe ein interdisziplinäres Team aus Grundlagenwissenschaftlern, Elektrophysiologen, Statistikern und Klinikern mit dem gemeinsamen Ziel, die Auswirkungen verschiedener Stressoren auf Gehirn- und Systemfunktionen sowie die Gehirn-Körper-Interaktion zu untersuchen. Anfang 2023 habe ich mit der Berufung als Visiting Professor an der Charité in Berlin die Co-Betreuung eines kleinen Forschungsteams übernommen, das aus Virologen, Immunologen und etablierten Stressforschern besteht. In diesem äußerst produktiven und herausragenden Umfeld gibt es eine außergewöhnlich gute Interaktion zwischen verschiedenen Disziplinen in den Bereichen Lehre, Forschung sowie Projektkonzeption und Drittmittelakquise.

Awards and Honors:

2012       Mifek Kirschner Award                
2013       Postdoctoral Stipend awarded by the Max-Planck-Society
2016       NARSAD Young Investigator Award, honored by P&S Fund
2023       honored as Berlin Institute of Health /Charité Visiting Professor
                (funded by Stiftung Charité as an initiative of excellence by
                Johanna Quant)