Main_Picture_copyright_Masserdotti - rotated

Cell Fate and Metabolism

We investigate the mechanisms driving the direct reprogramming of differentiated mouse and human cells into functional neurons, aiming at a comprehensive understanding of the conversion process with the final aim of further improvement of purity and quality of the induced neurons. 

Leveraging state-of-the-art technologies — including single-cell multiomics, proteomics, metabolomics and high-content imaging — we aim to understand the extent to which the identity of differentiated cells can be manipulated to generate new neurons that are functionally and molecularly similar to those present in the adult healthy brain.

About our Research

We have shown that mitochondrial activity plays a crucial role in the direct neuronal reprogramming of both mouse (Gascon et al., 2016; Russo et al., 2020) and human astrocytes (Sonsalla, Malpartida et al., 2024). Beyond their role in ATP production, mitochondria contribute to redox homeostasis by regenerating NADH to NAD+. Notably, treatment with nicotinamide riboside (NR), a precursor of NAD+, enhances the generation of induced neurons (iNeurons) from human astrocytes while reducing aggregate formation in iNs.

Here, we investigate whether NR-mediated improvements in neuronal conversion are solely due to its redox function or also involve NAD+-dependent enzymes, such as nuclear sirtuins.

Team Members

Pciture_Giacomo_copyright_Masserdotti
Dr. Giacomo Masserdotti

Group Leader, Gene Editing

Porträt Fabio Lateef Laredo Variante
Fabio Lateef Laredo

PhD Student

Deniz Üreyener

PhD Student, Cell Fate and Metabolism

Oleksandra Pavlovska

Master Student, Cell Fate and Metabolism

Yuchen Zhang

Master Student, Cell Fate and Metabolism

Nika Radovic

Master Student, Cell Fate and Metabolism

Publications

Genome Biol. 26:100 (2025)

Maddhesiya, P. ; Lepko, T. ; Steiner‑Mezzardi, A. ; Schneider, J. ; Schwarz, V. ; Merl-Pham, J. ; Berger, F. ; Hauck, S.M. ; Ronfani, L. ; Bianchi, M.E. ; Simon, T. ; Krontira, A. ; Masserdotti, G. ; Götz, M. ; Ninkovic, J.

Hmgb2 improves astrocyte to neuron conversion by increasing the chromatin accessibility of genes associated with neuronal maturation in a proneuronal factor-dependent manner.
Glia, 22 (2024)

Natarajan, P. ; Koupourtidou, C. ; de Resseguier, T. ; Thorwirth, M. ; Bocchi, R. ; Fischer-Sternjak, J. ; Gleiss, S. ; Rodrigues, D. ; Myoga, M.H. ; Ninkovic, J. ; Masserdotti, G. ; Götz, M.

Single cell deletion of the transcription factors Trps1 and Sox9 in astrocytes reveals novel functions in the adult cerebral cortex.
Cells 13:408 (2024)

Puglisi, M. ; Lao, C.L. ; Wani, G. ; Masserdotti, G. ; Bocchi, R. ; Götz, M.

Comparing viral vectors and fate mapping approaches for astrocyte-to-neuron reprogramming in the injured mouse cerebral cortex.
Nat. Neurosci. 27, 1260–1273 (2024)

Pereira, A. ; Diwakar, S.J. ; Masserdotti, G. ; Beşkardeş, S. ; Simon, T. ; So, Y. ; Martín-Loarte, L. ; Bergemann, F. ; Vasan, L. ; Schauer, T. ; Danese, A. ; Bocchi, R. ; Colomé-Tatché, M. ; Schuurmans, C. ; Philpott, A. ; Straub, T. ; Bonev, B. ; Götz, M.

Direct neuronal reprogramming of mouse astrocytes is associated with multiscale epigenome remodeling and requires Yy1.
Neuron 112, 1117-1132.e9 (2024)

Sonsalla, G. ; Malpartida, A.B. ; Riedemann, T. ; Gusic, M. ; Rusha, E. ; Bulli, G. ; Najas, S. ; Janjic, A. ; Hersbach, B.A. ; Smialowski, P. ; Drukker, M. ; Enard, W. ; Prehn, J.H.M. ; Prokisch, H. ; Götz, M. ; Masserdotti, G.

Direct neuronal reprogramming of NDUFS4 patient cells identifies the unfolded protein response as a novel general reprogramming hurdle.
Nat. Med. 29, 3149–3161 (2023)

Sirko, S. ; Schichor, C. ; Della Vecchia, P. ; Metzger, F. ; Sonsalla, G. ; Simon, T. ; Bürkle, M. ; Kalpazidou, S. ; Ninkovic, J. ; Masserdotti, G. ; Sauniere, J.F. ; Iacobelli, V. ; Iacobelli, S. ; Delbridge, C. ; Hauck, S.M. ; Tonn, J.C. ; Götz, M.

Injury-specific factors in the cerebrospinal fluid regulate astrocyte plasticity in the human brain.
Hypertension 80, 1555-1567 (2023)

Gong, S. ; Sun, N. ; Meyer, L.S. ; Tetti, M. ; Koupourtidou, C. ; Krebs, S. ; Masserdotti, G. ; Blum, H. ; Rainey, W.E. ; Reincke, M. ; Walch, A.K. ; Williams, T.A.

Primary aldosteronism: Spatial multi-omics mapping of genotype-dependent heterogeneity and tumor expansion of aldosterone-producing adenomas.
Mol. Syst. Biol. 18:e11129 (2022)

Hersbach, B.A. ; Fischer, D.S. ; Masserdotti, G. ; Deeksha ; Mojžišová, K. ; Waltzhöni, T. ; Rodriguez-Terro, D. ; Heinig, M. ; Theis, F.J. ; Götz, M. ; Stricker, S.H.

Probing cell identity hierarchies by fate titration and collision during direct reprogramming.

Hersbach, B.A. ; Simon, T. ; Masserdotti, G.

Isolation and direct neuronal reprogramming of mouse astrocytes.
EMBO Mol. Med.:e14797 (2022)

Giehrl-Schwab, J. ; Giesert, F. ; Rauser, B. ; Lao, C.L. ; Hembach, S. ; Lefort, S. ; Ibarra Del Rio, I.A. ; Koupourtidou, C. ; Luecken, M. ; Truong, D.-J.J. ; Fischer-Sternjak, J. ; Masserdotti, G. ; Prakash, N. ; Ninkovic, J. ; Hölter, S.M. ; Vogt Weisenhorn, D.M. ; Theis, F.J. ; Götz, M. ; Wurst, W.

Parkinson's disease motor symptoms rescue by CRISPRa-reprogramming astrocytes into GABAergic neurons.
Neuron 110, 366-393 (2022)

Bocchi, R. ; Masserdotti, G. ; Götz, M.

Direct neuronal reprogramming: Fast forward from new concepts toward therapeutic approaches.
2021 in
Vortrag: XV European Meeting on Glial Cells in Health and Disease, 07-10 July 2021, online. (2021)

Natarajan, P. ; Masserdotti, G. ; Götz, M. ; Bocchi, R.

Unravelling the fate determinants of astrocytic identity and their impact in direct neuronal reprogramming.
Cell Rep. 36:109409 (2021)

Kempf, J. ; Knelles, K. ; Hersbach, B.A. ; Petrik, D. ; Riedemann, T. ; Bednarova, V. ; Janjic, A. ; Simon-Ebert, T. ; Enard, W. ; Smialowski, P. ; Götz, M. ; Masserdotti, G.

Heterogeneity of neurons reprogrammed from spinal cord astrocytes by the proneural factors Ascl1 and Neurogenin2.
Cell Stem Cell 28, 524-534.e7 (2021)

Russo, G.L. ; Sonsalla, G. ; Natarajan, P. ; Breunig, C. ; Bulli, G. ; Merl-Pham, J. ; Schmitt, S. ; Giehrl-Schwab, J. ; Giesert, F. ; Jastroch, M. ; Zischka, H. ; Wurst, W. ; Stricker, S.H. ; Hauck, S.M. ; Masserdotti, G. ; Götz, M.

CRISPR-mediated induction of neuron-enriched mitochondrial proteins boosts direct glia-to-neuron conversion.
Nature 578, 522-524 (2020)

Masserdotti, G. ; Götz, M.

Turning connective tissue into neurons for 10 years.
Cell Stem Cell 21, 18-34 (2017)

Gascón, S. ; Masserdotti, G. ; Russo, G.L. ; Götz, M.

Direct neuronal reprogramming: Achievements, hurdles, and new roads to success.
Development 143, 2494-2510 (2016)

Masserdotti, G. ; Gascón, S. ; Götz, M.

Direct neuronal reprogramming: Learning from and for development.
Cell Stem Cell 18, 396-409 (2016)

Gascón, S. ; Murenu, E. ; Masserdotti, G. ; Ortega, F. ; Russo, G.L. ; Petrik, D. ; Deshpande, A. ; Heinrich, C. ; Karow, M. ; Robertson, S.P. ; Schroeder, T. ; Beckers, J. ; Irmler, M. ; Berndt, C. ; Friedmann Angeli, J.P.F. ; Conrad, M. ; Berninger, B. ; Götz, M.

Identification and successful negotiation of a metabolic checkpoint in direct neuronal repogramming.
2015 in
In:. 2015. 175-195 ( ; Part F4879)

Masserdotti, G. ; Berninger, B.

Direct Reprogramming of Somatic Cells into Induced Neuronal Cells: Where We Are and Where We Want to Go.
Cell Stem Cell 17, 74-88 (2015)

Masserdotti, G. ; Gillotin, S. ; Sutor, B. ; Drechsel, D. ; Irmler, M. ; Jørgensen, H.F. ; Sass, S. ; Theis, F.J. ; Beckers, J. ; Berninger, B. ; Guillemot, F. ; Götz, M.

Transcriptional mechanisms of proneural factors and REST in regulating neuronal reprogramming of astrocytes.
Neuron 85, 710-717 (2015)

Bergami, M. ; Masserdotti, G. ; Temprana, S.G. ; Motori, E. ; Eriksson, T.M. ; Göbel, J. ; Yang, S.M. ; Conzelmann, K.K. ; Schinder, A.F. ; Götz, M. ; Berninger, B.

A critical period for experience-dependent remodeling of adult-born neuron connectivity.
Cell Stem Cell 13, 403-418 (2013)

Ninkovic, J. ; Steiner-Mezzadri, A. ; Jawerka, M. ; Akinci, U. ; Masserdotti, G. ; Petricca, S. ; Fischer, J. ; von Holst, A. ; Beckers, J. ; Lie, D.C. ; Petrik, D. ; Miller, E. ; Tang, J. ; Wu, J. ; Lefebvre, V. ; Demmers, J. ; Eisch, A. ; Metzger, D. ; Crabtree, G. ; Irmler, M. ; Poot, R. ; Götz, M.

The BAF complex interacts with Pax6 in adult neural progenitors to establish a neurogenic cross-regulatory transcriptional network.
Nat. Cell Biol. 15, 602-613 (2013)

Ortega, F. ; Gascón, S. ; Masserdotti, G. ; Deshpande, A. ; Simon, C. ; Fischer, J. ; Dimou, L. ; Lie, D.C.C. ; Schroeder, T. ; Berninger, B.

Oligodendrogliogenic and neurogenic adult subependymal zone neural stem cells constitute distinct lineages and exhibit differential responsiveness to Wnt signalling.
Cell Stem Cell 11, 471-476 (2012)

Karow, M. ; Sánchez, R. ; Schichor, C. ; Masserdotti, G. ; Ortega, F. ; Heinrich, C. ; Gascón, S. ; Khan, M.A. ; Lie, D.C. ; Dellavalle, A. ; Cossu, G. ; Goldbrunner, R. ; Götz, M. ; Berninger, B.

Reprogramming of pericyte-derived cells of the adult human brain into induced neuronal cells.
J. Neurosci. 32, 3067-3080 (2012)

Mu, L. ; Berti, L. ; Masserdotti, G. ; Covic, M. ; Michaelidis, T.M. ; Doberauer, K. ; Merz, K. ; Rehfeld, F. ; Haslinger, A. ; Wegner, M. ; Sock, E. ; Lefebvre, V. ; Couillard-Despres, S. ; Aigner, L. ; Berninger, B. ; Lie, D.C.

SoxC transcription factors are required for neuronal differentiation in adult hippocampal neurogenesis.
Nat. Protoc. 6, 214-228 (2011)

Heinrich, C. ; Gascón, S. ; Masserdotti, G. ; Lepier, A. ; Sánchez, R. ; Simon-Ebert, T. ; Schroeder, T. ; Götz, M. ; Berninger, B.

Generation of subtype-specific neurons from postnatal astroglia of the mouse cerebral cortex.
PLoS Biol. 8:e1000373 (2010)

Heinrich, C. ; Blum, R. ; Gascón, S. ; Masserdotti, G. ; Tripathi, P. ; Sánchez, R. ; Tiedt, S. ; Schroeder, T. ; Götz, M. ; Berninger, B.

Directing astroglia from the cerebral cortex into subtype specific functional neurons.