Untersuchung der Entstehung revertanter Muskelfasern mit Hilfe einer neuen muskeldystrophischen Reportermaus (DmdEGFP-mdx)

• Antragstellerin: Mina Petkova, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 369424301

Die Muskeldystrophie vom Typ Duchenne (DMD) ist die häufigste erblich bedingte neuromuskuläre Krankheit bei Kindern. Die DMD wird durch Mutationen im kodierenden DMD-Gen verursacht, welche die Produktion des Dystrophin-Proteins verhindern. Die DMD führt zum fortschreitenden Muskelschwund, zur Einschränkung der Atmungsfunktion, Kardiomyopathie und frühzeitigem Tod. Eine Heilung ist nicht möglich.Ein interessantes Phänomen ist das Auftreten einzelner Dystrophin-bildender Muskelfasern, sogenannter revertanter Fasern, die sowohl in den Biopsien der DMD Patienten als auch im Muskel der mdx Maus beobachtet werden können. Revertante Fasern bilden spontan eine verkürzte Form des Dystrophin-Proteins, welche wahrscheinlich die Muskelzellfunktion normalisieren kann. Allerdings treten revertante Fasern zu selten auf, als dass sie eine Verzögerung des Krankheitsprozesses bewirken könnten.Mit dem vorliegenden Antrag möchte ich die derzeitig unbekannten zellulären und molekularen Mechanismen erforschen, die der Entstehung der revertanten Dystrophin-bildenden Fasern zugrunde liegen. Während meiner Dissertation habe ich zwei transgene Mausmodelle, die DmdEGFP und die DmdEGFP-mdx Maus entwickelt, welche ein EGFP-Reportergen im Dmd-Wildtyp-Allel beziehungsweise im Dmdmdx-Allel tragen. Diese Modelle bilden die methodologische Voraussetzung für die Erforschung der Genese revertanter Fasern. In ersten Untersuchungen konnte ich zeigen, dass revertante Fasern mittels EGFP-Fluoreszenz bildlich darstellbar sind.Hauptziele meines Projektes sind die1. Entschlüsselung des molekularen Mechanismus, welcher der Bildung von Dystrophin in revertanten Muskelfasern zugrunde liegt. Ich möchte die Frage beantworten, ob es sich dabei um sekundäre somatische Mutationen, um alternatives Spleißen oder um andere Veränderungen des genetischen Kodes handelt.2. Bestimmung des zellulären Mechanismus, welcher der Bildung von revertantes Dystrophin zugrunde liegt. Ich möchte die Frage beantworten, ob das primäre revertante Ereignis in den Muskelstammzellen stattfindet und ob diese Information mittels klonaler Expansion an die Tochterzellen weitergegeben wird.Die DmdEGFP-mdx Reportermaus weist eine Stopmutation im Exon 23 auf und bildet somit kein Dystrophin-EGFP-Fusionsprotein. Dieses kann nur dann gebildet werden, wenn ein revertantes Ereignis die Stopmutation überwindet, sodass die Translation auf der 3-(Strich-Ende) zugewandten Seite der Dmd-Mutation fortgeführt werden kann und zumindest das letzte kodierende Exon 79 mit angehängter EGFP-Sequenz einbezieht. Das Auftreten einer natürlichen EGFP-Fluoreszenz erlaubt demzufolge das Auffinden und die Analyse revertanter Dystrophin-bildender Zellen in vivo und ex vivo.Die Entschlüsselung der Mechanismen, welche die Entstehung und Ausbreitung revertanter Fasern ermöglichen, kann zu Entwicklung neuer Therapieansätzen führen, mit denen wir die zellautonome Fähigkeit zur Korrektur zugrundeliegender DMD-Mutationen verstärken könnten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Markus Schülke-Gerstenfeld