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Department of Pharmaceutical Sciences

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Psilocybin-induced synaptic plasticity: circuit mechanisms underlying the antidepressant potential of hallucinogens

Research Project  | 1 Project Members

Psilocybin induces hallucinations through its active metabolite psilocin, which acts as serotonin (5-HT) 2A receptor agonist. Although classified as drugs of abuse, psilocybin and other hallucinogens may be clinically used for several psychiatric disorders, including major depressive disorder. Preliminary clinical studies advocate administering single doses of psilocybin intermittently, based on the observation that a single dose induces long-lasting therapeutic effects. Neuronal plasticity may underlie these long-lasting effects. In humans, psilocybin acutely increases the activity of the prefrontal cortex, likely by facilitating thalamocortical signaling. This coincides with the localization of 5-HT 2A receptors, which are expressed in frontal cortex pyramidal cells postsynaptically and putatively in thalamic afferents on the presynaptic site. In rodent brain slices, 5-HT and various hallucinogens acutely increase synaptic strength of glutamate afferents onto cortical pyramidal neurons. Specific neuronal circuits and synapses that may be persistently changed after psilocybin have not been identified and we lack proof of causality for antidepressant efficacy. We will therefore examine synaptic plasticity in defined neuronal circuits as a mechanism underlying psilocybin's effect on anhedonia, a key symptom of depression. Further, we will investigate a simple, translational strategy to refine psilocybin pharmacotherapy. Akin to classical conditioning, pairing psilocybin treatment with a cue may allow recalling the therapeutic benefits through cue exposure when the initial drug effect wears off. This strategy could enhance the efficacy of psilocybin treatment sessions. This project builds on the hypotheses that psilocybin induces long-lasting forms of plasticity at thalamocortical synapses, which underlie its antidepressant-like effects, and that the potential therapeutic effect can be recalled through exposure to a drug-associated cue. We aim to identify neuronal circuits involved in psilocybin-induced long-term synaptic plasticity, establish psilocybin efficacy for antidepressant-like effects and elucidate the underlying mechanism, and provide evidence for recall of psilocybin effects through drug-cue conditioning that may be clinically translated. Optogenetics and whole-cell patch-clamp slice recordings will be used for celltype- and circuit-specific observations and manipulations. Behavioral testing of anhedonia in an anxiogenic environment will be applied, as this can report the antidepressant potential of a drug. This research will reveal the clinically relevant mode of action of psilocybin and provide blueprints for improved treatment strategies such as the supportive application of conditioned drug cues.

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ToxOligo2 - Toxicological properties of oligomers present in food contact materials

Research Project  | 6 Project Members

ToxOligo addresses an important knowledge gap by evaluating toxicological properties of oligomers released from polymers as food contact materials (FCM). The formation and presence of oligomers is inevitable in such FCM. Despite known migration into food, these substances are toxicologically poorly characterized, preventing adequate risk assessment. The ongoing project phase allowed essential new insights into available information on oligomers from all polymeric FCM. A pilot study on PET helped to design an optimized strategy and workflow to address this task. Information on physicochemical, ADME and toxicological properties was collected using computational methods. In a second project phase, a collection of oligomers from all other materials will be made based on the obtained information. The focus will be on bioactivity assessment of these substances. Hazard profiles will be established using various in vitro assays to assess general toxicity, cellular stress pathways, macrophage activation and endocrine effects. These studies aim at assessing the level of concern of such substances and providing recommendations for prioritization of future toxicological testing.

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Biosynthesis, Enzymology and Biotechnology of Bacterial Aromatic Polyketide and Tropone Natural Products

Research Project  | 1 Project Members

Lead Bakterielle aromatische Polyketide und Tropone sind Naturstoffe mit vielseitigen Bioaktivitäten, welche sowohl essentielle Rollen in der Natur einnehmen (beispielsweise im Rahmen symbiotischer Interaktionen), als auch potentielle Leitstrukturen für die Entwicklung von Wirkstoffkandidaten für medizinische Anwendungen sind. Die Biosynthese dieser Verbindungen ist oftmals nur unzulänglich beschrieben, insbesondere bezüglich der Bildung der teils komplexen Pharmakophore, sowie des Einbaus von sauerstoff- oder schwefelhaltigen funktionellen Gruppen. Ein besseres Verständnis über diese Prozesse könnte beispielsweise für die Herstellung neuartiger bioaktiver Abkömmlinge dieser Verbindungen ausgenutzt werden. Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts Unsere primären Ziele sind es, die einzelnen enzymatischen Schritte der bakteriellen Biosynthese aromatischer Polyketide (wie der Rubromycine) sowie der Tropone (Tropodithietsäure und andere schwefelhaltige Tropone) im Detail zu verstehen, welche oftmals antibiotische oder krebshemmende Aktivitäten aufweisen. Im Falle der Polyketide beinhaltet dies die Untersuchung insbesondere sauerstoffübertragender Enzyme und deren ungewöhnlicher Regulation mittels Acetyltransferasen. Bei den Troponen soll hingegen der kryptische S-Einbau aufgeklärt werden, bevor Schlüsselenzyme aus den jeweiligen Biosynthesewegen bezüglich ihrer räumlichen Struktur und ihres Reaktionsmechanismus im Detail charakterisiert werden. Dieses Wissen wird daraufhin für die Herstellung neuartiger Derivate dieser Naturstoffklassen eingesetzt, welche zudem bezüglich ihrer Bioaktivitäten untersucht werden sollen. Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Unsere Arbeit wird neue Erkenntnisse über enzymatische Reaktionen liefern, die von zentraler Bedeutung für die Herstellung komplexer mikrobieller Naturstoffe sind. Das erworbene Wissen soll als Grundlage dienen, diese Enzyme gezielt einzusetzen und abzuändern, um neuartige bioaktive Verbindungen und somit potentielle Wirkstoffkandidaten herzustellen.

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Cholecalciferol in IBD (5C-study)

Research Project  | 4 Project Members

Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic immunologically mediated inflammatory condition of the gut. Calprotectin is measured in the faeces as surrogate marker of intestinal inflammation. Levels are elevated in patients with active IBD (cut-off at 50-60 μg/g). Insufficiency in vitamin D or cholecalciferol, defined as 25(OH)-vitamin D serum level <50 nmol/l, has been associated with IBD that is, with increased disease activity such as relapse, disease progression, surgeries and hospitalization. To our knowledge, no study has investigated yet the effect of vitamin D supplementation on the disease activity of adult patients with IBD. Our research question is the following: Does the supplementation of cholecalciferol within the recommended doses influence significantly the disease activity in adult patients with IBD? The 5C-study aims at quantifying the inflammation activity of adult patients with IBD after the weekly or monthly administration of soft capsules containing 24'000 IU cholecalciferol that is, within the recommended doses, compared to controls with no vitamin D supplementation.

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Simulation in pharmacy education

Research Project  | 2 Project Members

It is a challenge for pharmacy universities worldwide to combine theoretical knowledge with practical skills to equip students for their future practice. Simulation - either virtual or on-site - has expanded rapidly as new technique of learning. In July 2022 and for the first time in Switzerland, a fully equipped pharmacy has been installed at the Pharmazentrum, University of Basel, for simulation purposes. Scientific research is needed to establish simulation in the curriculum. This project aims at developing scenarios from clinical / pharmaceutical cases to be used by pharmacy students in simulation. Variables for the assessment of learning progress will be determined. A comparison with digital simulation is planned.

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Rahmenvertrag Pharmazieprüfung 2022 - 2027

Research Project  | 2 Project Members

Der Dienstleistungsauftrag wurde aufgrund von Artikel 10 Absatz 3 Buchstabe b des Beschaffungsrechts (BöB, SR 172.056.1) freihändig vergeben. Nach MedBG, der dazugehörigen Botschaft sowie der Prüfungsverordnung MedBG kann die eidgenössische Prüfung nur an Standorten stattfinden, an denen ein nach MedBG akkreditierter Studiengang durchgeführt wird. Die zuständige Prüfungskommission stellt in Zusammenarbeit mit den Ausbildungsinstitutionen der Pharmazie die Vorbereitung und die Durchführung der eidgenössischen Prüfung sicher. Artikel 12 b Absatz 1 Prüfungsverordnung MedBG sieht so dann vor, dass die eidgenössische Prüfung grundsätzlich an demjenigen Standort abzulegen ist, an dem die Kandidatin oder der Kandidat das Studium abgeschlossen hat. In diesem Sinne hat das Departement Pharmazeutische Wissenschaften der Universität Basel das Monopol für die Vorbereitung, Durchführung, Bewertung, Konsolidierung und Weiterentwicklung der eidgenössischen Prüfung in Pharmazie bei den Kandidatinnen und Kandidaten, die ihr Studium an diesem Standort abgeschlossen haben. Der Rahmenvertrag gilt für die Erbringung von Dienstleistungen in den Jahren 2022 bis 2026 (inklusive die notwendigen Vorbereitungsarbeiten für die Prüfung des Jahres 2027) in den Bereichen Vorbereitung, Durchführung, Bewertung, Konsolidierung und Weiterentwicklung der eidgenössischen Prüfung in Pharmazie am Departement Pharmazeutische Wissenschaften der Universität Basel. Die in einem Prüfungsjahr für die Dienstleistungen gemäss diesem Rahmenvertrag anfallenden Kosten können nur jährlich berechnet werden. Daher wird dieser Rahmenvertrag mit einer Kostenschätzung mit entsprechendem Kostendach abgeschlossen. Die konkreten Leistungen im Zusammenhang mit der Durchführung der jährlichen Medizinalprüfungen und die jährlich dafür benötigten finanziellen Mittel werden jeweils in Einzelverträgen zwischen der Auftraggeberin und der Auftragnehmerin geregelt.