Charakterisierung inflammationsbedingter Veränderungen von Exosomen und Evaluierung ihres diagnostischen Potentials

• Antragsteller: Dr. Mitja Leonard Heinemann
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391125364

Exosomen sind kleine (d=40-100nm) von einer Lipidmembran umhüllte Vesikel, welche aktiv von unterschiedlichsten Zellen ausgeschüttet werden können. Exosomen enthalten verschiedene Lipide, Proteine und Nukleinsäuren - der Inhalt variiert jedoch je nach Ursprungszelle. Aktuell wird Exosomen eine prominente Rolle in der interzellulären Kommunikation attribuiert. Exosomen können demnach abhängig von ihrem jeweiligen Inhalt unterschiedliche zelluläre Reaktionen vermitteln. Aktuelle Arbeiten zu Exosomen fokussieren sich primär auf in Exosomen enthaltene Nukleinsäuren (z.B.miRNAs, mRNAs) und in der Exosomenmembran enthaltene Oberflächenproteine (z.B. CD63). In diesem Projekt liegt der Fokus jedoch primär auf exosomalen bioaktiven Lipiden (z.B. Eicosanoide). Zu diesem Zweck wurde in Vorarbeiten bereits eine Methode zur Analytik exosomaler Eicosanoide und mehrfach ungesättigter Fettsäuren (PUFA) entwickelt. In diesem Projekt wird der Frage nachgegangen, ob sich das Lipidprofil monozytärer Exosomen im Rahmen inflammatorischer Prozesse verändert. Im Anschluss wird untersucht, ob diese Veränderungen eine inflammative Antwort in Zielzellen hervorrufen können. Zur Klärung dieser Fragen werden zunächst Exosomen einer monozytären Zelllinie mittels einer in Vorarbeiten entwickelten Isolationsmethode isoliert. Die isolierten Exosomen werden hinsichtlich in der Literatur beschriebener exosomaler Charakteristika (Größe, Oberflächenproteine) untersucht und auf Reproduzierbarkeit überprüft. Zur Untersuchung inflammationsbedingter Veränderungen von Exosomen wird ein monozytäres Zellsystem verwendet. Hier werden zunächst monozytäre Zellen zu Makrophagen differenziert. Sowohl Monozyten als auch Makrophagen werden mit proinflammatorischen Zytokinen behandelt. Als Kontrolle verbleiben jeweils eine Monozytenkultur und eine Makrophagenkultur unbehandelt. Aus Zellkulturüberständen der vier verschiedenen Konditionen werden jeweils Exosomen isoliert. Neben der Überprüfung exosomaler Charakteristika (Größe, Oberflächenmarker) werden die Lipidprofile der isolierten Exosomen miteinander verglichen und es wird überprüft, ob sich die exosomalen Lipidprofile voneinander unterscheiden. Zur Klärung der Frage, ob entzündlich veränderte Exosomen zelluläre Effekte an Zielzellen induzieren können, werden Exosomen aus Zellkulturüberständen der teilweise mit proinflammatorischen Zytokinen behandelten Makrophagen und Monozyten isoliert. Die Exosomen aus diesen vier Konditionen werden dann jeweils zu einer Adipozytenkultur hinzugefügt. Die Adipozyten werden nach der Inkubation auf entzündliche Veränderungen hin untersucht, indem die NFKB-Aktivierung sowie die Inflammasom-Aktivierung analysiert werden. Im Anschluss an das Projekt ist ein Folgeantrag vorgesehen, in welchem die Translation der entdeckten Veränderungen in ein in-vivo-Modell vorgesehen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen