Aktin Dynamik in der Regulation der Funktion der hämopoetischen Stammzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Robert A.J. Oostendorp
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424702342

Wir haben zeigen können, daß blutbildenden Stammzellen (HSZ) sich in Wnt5a-defizienten Mäusen in relativ normalem Ausmaß zurückbilden nach Transplantationen. Aber, die zurückgebildeten HSZ (HSZ-5a) sind nicht voll funktionsfähig, und zeigen keine Repopulationsfähigkeit in Wiedertransplantationen. Zum Verstehen der unterliegenden Mechanismen wurde eine Transkriptom Analyse der HSZ-5a durchgeführt. Diese Analyse wies darauf hin, daß die Aktin Dynamik in HSZ-5a gestört war. Dieses wurde daraufhin in Versuche bestätigt, in den eine gestörte Adhäsion, Migration und „homing“ der HSZ-5a nachgewiesen wurden. Diese Versuche konnten aber jedoch nicht erklären, wieso überhaupt keine Repopulation in Wiedertransplantationen stattfindet. Daher schlagen wir im diesen Antrag vor, das Zusammenspiel zwischen deregulierter Aktin Dynamik und die funktionelle Abnahme der Stammzellen weiter zu untersuchen. Dabei schauen wir vor allem auf andere Aktin-abhängige Prozesse, wie die Endo-/ Exozytose und die Auto-/ Mitophagie. Tatsächlich konnten wir in Vorversuchen eine Zunahme der Mitochondrien und Auffälligkeiten, die auf eine Störung der Mitophagie hindeuten, feststellen. In dem vorliegenden Antrag gehen wir die Hypothese nach, daß Aktin-abhängige Prozesse die die Zahl der Mitochondrien regulieren, in HSZ-5a gestört sind. Zu diesem Zweck werden wir die mitochondriale Masse und Funktion in funktionell-defizienten HSZ untersuchen, sowie deren Assoziation mit einer Deregulation der Aktin Dynamik erforschen. Die funktionell-defizienten HSZ werden dazu wieder aus Transplantationen in Wnt5a+/- Mäusen generiert, oder aber aus Osx-Cre; Wnt5a fl/fl (HSZ-O5a) isoliert. Desweiteren werden wir versuchen die mitochondriale Funktion wiederherstellen mit kleinen Molekülen, die die Aktin Dynamik an unterschiedlichen Stellen inhibieren. In alternativen Versuchen werden wir einzelne Molekülen in der Aktin Dynamik, die in HSZ-5a überexprimiert sind, herrunterregulieren. Diese Versuche sollten zeigen ob auch das in vitro Verhalten, sowie die HSZ Funktion in vivo wiederhergetsellt werden könnte. Zusammenfassend werden die vorgeschlagene Versuche die Verkopplung zwischen Aktin Dynamik und mitochondriale Funktion in HSZ klären, sowie Schlüsselmoleküle der Aktin Dynamik identifizieren, die eine Normalisierung der gestörten mitochondrialen Funktion in Repopulationsunfähige HSZ Aktivität erlauben. Diese Erkentnisse könnten das Verständnis der funktionellen Herunterregulation der HSZ in regeneratieven Prozessen und Alterung verbessern. Zudem könnten die erwarteten Ergebnisse auch für das Verständnis der Abnahme der Hämatopoese in malignen Erkrankungen mit Störungen der Nische, wie z.B. die aplastische Anämie, die chronische lymphozytären Leukäme oder die myelodysplastische Dysplasie, von Bedeutung sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen