Bestimmung der Rolle von Autophagie im Kontext humaner Neurodegeneration und neuronalem Altern

• Antragsteller: Johannes Jungverdorben, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401380638

Eine der größten Beschränkungen bei der Forschung mit tierischen und menschlichen Krebszelllinien-basierten Modellsystemen ist ihr geringer Erfolg bei der Gewinnung von krankheitsrelevanten Ergebnissen im Kontext des menschlichen zentralen Nervensystems. Dementsprechend existiert ein großes Bedürfnis zur Gewinnung von Erkenntnissen über krankheitsrevelante Mechanismen an den direkt von einer Erkrankung betroffenen neuronalen Subtypen. Dies ist insbesondere der Fall für den Mechanismus der Autophagie, welcher eine wichtige Rolle in der Neurogenese, Neurodegeneration und neuronalem Altern einnimmt. Aus diesem Grund setzt das vorgestellte Forschungsvorhaben auf die Verwendung von authentischen, humanen Neuronen als Modellsystem, die aus humanen pluripotenten Stammzellen (hPSCs) differenziert werden, um folgende Forschungsziele zu adressieren:i) Generierung von genetisch modifizierten hPSC Zelllinien, die eine präzise Kontrolle des autophagischen Fluxes zu jedem Zeitpunkt der neuralen Entwicklung und Reifung erlauben.ii) Analyse der Autophagieinhibition auf die Aggregation von Proteinen in reinen Kulturen eines spezifischen Subtyps und Generierung von subtypspezifischen Profilen für das jeweils aggregierende Proteom durch Zellfraktionierung und nachfolgende SILAC-Massenspektrometrie.iii) Untersuchung der Kapazität von Autophagieinhibition für die Induktion von spezifischen, neuronalen Alterscharakteristika, mit Progerin-induzierten Charakteristika als Referenz, und dem Potential von Autophagieinduktion diese Charakteristika rückgängig zu machen und eine mögliche Strategie zur Zellverjüngung zu eröffnen.Das vorgestellte Forschungsvorhaben umfasst die Untersuchung der Rolle von Autophagie auf die humane Neurogenese, Mechanismen der Proteinaggregation in elektrophysiologisch aktiven Neuronen spezifischer Subtypen und den Einfluss von Autophagie auf zelluläre Charakteristika des neuronalen Alterns. Es steht zu erwarten, dass das Forschungsvorhaben signifikant zu dem Verständnis über die Rolle von Autophagie in der humanen Neurogenese, ihren Einfluss auf subtypspezifische Aggregationsprofile von Proteinen und wie eine Abnahme der Autophagie zelluläre Alterscharakteristika von Neuronen beeinflusst, beiträgt. Die gewonnenen Ergebnisse im Rahmen des Forschungsvorhabens werden voraussichtlich zusätzlich einen wertvollen Beitrag für das Wissen über die neuronale Homöostase während des Alterns leisten und einen Ansatz für potentielle therapeutische Ziele in neurodegenerativen Krankheiten eröffnen

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Lorenz Studer