GENOMISCHE ANALYSE DER HEPATOZYTENGENEALOGIE ALS GRUNDLAGE FÜR EIN BESSERES VERSTÄNDNIS DES GEWEBSUMBAUS IN HUMANER UND MURINER LEBER

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Jochen Hampe; Dr. Madlen Matz-Soja; Professor Dr. Daniel Seehofer
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402694925

Hintergrund: Nicht-zirrhotische Leber hat eine bemerkenswerte Plastizität und regenerative Kapazität. Sowohl im Menschen als auch der Maus können bis zu 60% der Leber in der Regel problemlos reseziert werden und selbst fortgeschrittene Fibrose ist reversibel, wenn der zugrundeliegende Auslöser behandelt wird. Interessanterweise ist der zelluläre Ursprung dieses regenerativen Potentials bisher schlecht verstanden. Stammzellkompartimente an beiden Enden der portozentralen Achse und den kleinen Gallenwegen wurden berichtet und auf der anderen Seite die prinzipielle Existenz eines Stammzellkompartiments in der Leber angezweifelt. Wir denken, dass ein Großteil der wissenschaftlichen Diskussion auf die bemerkenswerte Plastizität der Hepatozyten in vivo und ex vivo zurückgeht und dass daher ein Bedarf für hypothesenfreie Experimente im Gewebskontext besteht. Ziele: Wir wollen die Gewebsgenealogie der Hepatozyten und die Ursprünge regenerativer Prozesse (d.h. Zellkompartimente mit Stammzellpotential) in normaler Leber und beim fibrotischen Umbau der Leber in Maus und Mensch besser verstehen. Vorarbeiten: Die Fragestellungen des Projektes ergeben sich aus den Vorexperimenten der Antragsteller im Bereich Leberepigenetik und der Zellisolation bei Maus und Mensch. Arbeitsplan: Wir nutzen RNASeq um die zelluläre Genealogien von Hepatozyten und damit auch deren Ursprünge (d.h. die Stammzellkompartimente) zu identifizieren. Wir minimieren Isolations- und Kulturschritte um den physiologischen Zustand der Zellen im Gewebskontext zu erfassen. Die Analysen zirrhotische humane Leber im Vergleich zu normalen humanen und murinen Kontrollen in folgenden Arbeitsschritten: A) Einzelzell (sc) mRNASeq von isolierten nicht-parenchymatösen Zellen und per FACS nach Ploidie sortieren Hepatozten sowie B) RNA Sequenzierung und Gewinnung von RRBS Methylomen aus per Lasermikrodissektion ausgeschnittenen Hepatozytenfraktionen entlang der porto-zentralen Achse. Die Datenanalyse wird C) die zellulären Verwandschaftsbeziehungen aus den Transkriptomen in genomische Pseudeozeit rekonstruieren und mittels der LCM und Ploidie-Daten auf die Läppchenanatomie kartieren. D) Die räumliche Zuordnung wird mittels mRNA in situ Hybridisierung und Immunohistologie verifiziert. Zusammenfassung: Wir hoffen durch die Anwendung einer neuen, genomischen Kartierung der Zellgenealogien einen Beitrag zur Definition der Regenerationsdynamik und Stamzellnische in der Leber zu leisten und damit ein besseres Verständnis und schlussendlich auch neue Therapieoptionen für die Leberzirrhose zu entwickeln. Wir denken, dass die parallele Prozessierung von humanen und murinen Proben gute Voraussetzungen für weiterführende Experimente in klinisch relevanten Modellsystemen schaffen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen