Gewebe-Nischen und zelluläre Interaktionen von ILCs in Mensch und Maus - eine Analyse in Einzelzell-Auflösung

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Gasteiger; Professor Dr. Dominic Grün
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320325543

Neue Erkenntnisse legen nahe, dass die in Geweben sitzenden ILCsaus verschiedenen zellulären Quellen und zu verschiedenenZeitpunkten im Laufe der Ontogenese erzeugt werden können. Dielokalen ILC Populationen können sich im Rahmen von Entzündungenund Infektionen wesentlich verändern. Wir beginnen gerade erst, dieBeziehung heterogener Subtypen von Gewebe-ILCs, ihre"Arbeitsteilung" und Spezialisierung, sowie ihre lokalen Interaktionenzu verstehen. Mit der Entwicklung von Einzelzell-Technologien wieder Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-Seq) ist es möglich, dieHeterogenität von ILC Populationen zu entschlüsseln. Dasunmittelbare zelluläre und mikroanatomische Umfeld von ILCs imGewebe ist dagegen noch weitgehend unerforscht, da es bislang anexperimentellen Methoden mangelt, welche eine hochauflösendeIdentifizierung phänotypisch komplexer Zelltypen in ihremGewebekontext ermöglichen. Die molekulare Kontrolle durchGewebenischen, z. B. über parakrine Signale, beeinflussthöchstwahrscheinlich die Erhaltung und lokale Differenzierung vonVorläuferzellen und steuert die Anpassung von ILCs an denGewebekontext, um die lokal erforderlichen Funktionen zu induzieren.Ein detailliertes Verständnis der Zelltypkomposition derorganspezifischen Nischen verschiedener ILC-Subtypen würde esermöglichen, Subtyp- oder Differenzierungsstadiums-spezifischezelluläre Interaktionen vorherzusagen und involvierte Moleküle zutesten. Diese kontextabhängigen Mechanismen sind insbesondere inmenschlichem Geweben schwierig zu untersuchen. Die Entwicklungneuer methodischer Ansätze zur Untersuchung dieser Mechanismenkönnte auch helfen, Befunde aus Mausmodellen zu validieren unddiese Fragestellungen direkt in Patientenproben zu untersuchen.Unsere Erkenntnisse aus der ersten Förderperiode zeigen, dass wirMithilfe von scRNA-Seq die Differenzierungstrajektorien von ILCs im gesunden sowie im kranken Gewebe durch bioinformatischeAnalysen vorhersagen und in vivo experimentell validieren können.Wir haben nun neuartige experimentelle Ansätze entwickelt, um dieStärke von scRNA-Seq in der Zelltypidentifikation mit der räumlichenAuflösung von Einzelmolekül-FISH zu kombinieren um - simultanangewendet auf mehr als hundert Gene - phänotypisch komplexeZelltypen und Zellverbände und deren Genexpressionsmuster in situzu identifizieren. Auf dieser Grundlage planen wir, ILCs von Menschund Maus und deren Nischen in der Leber zu untersuchen. Das Zielist es, eine räumliche Rekonstruktion der Leber-Mikroumgebungvorzunehmen und ILC Subtypen und ihre Differenzierungsdynamik imGewebekontext darzustellen. Darauf basierend sollen dieMechanismen interzellulärer Wechselwirkungen identifiziert werden,welche an der Entstehung und Regulierung dieser Populationen ingesunden und erkrankten Geweben beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1937: Innate Lymphoid Cells