Analyse der zur Erzeugung und Aufrechterhaltung induzierter myogener Vorläuferzellen (iMVZ) erforderlichen molekularen Signalwege und Bewertung ihres Potenzials für die Gentherapie

• Antragsteller: Nikolaos Tsopoulidis, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432895181

Der Skelettmuskel ist ein regeneratives Gewebe, das zum Großteil aus differenzierten Myozyten besteht, die für Kontraktion und Bewegung verantwortlich sind. Das Muskelgewebe enthält eine seltene Population von Stammzellen, die als Satellitenzellen bezeichnet werden. Diese befinden sich in einem Ruhezustand, werden aber bei Gewebeverletzung aktiviert. Einmal aktiviert, vermehren sich Satellitenzellen und bilden Myoblasten, die mit weiteren Myoblasten fusionieren, um geschädigtes Gewebe zu regenerieren. Einzelne Satellitenzellen haben die Fähigkeit Myozyten zu produzieren und sich selbst zu vermehren. Satellitenzellen sind vielversprechend für die Erzeugung von Muskelgewebe. Obwohl sie in Kultur für einen begrenzten Zeitraum mit Wachstumsfaktoren und/oder small molecules gehalten werden können, ist eine Expansion auf die für eine klinische Anwendung nötige Menge aktuell nicht möglich. Kürzlich hat das gastgebende Labor die Transdifferenzierung von Hautfibroblasten in myogene stammzellenähnliche Zellen demonstriert, die sich in Kultur vermehren und Myozyten in vitro und in vivo produzieren. Es ist jedoch unklar, inwieweit diese induzierten myogenen Vorläuferzellen (iMVZ) Satellitenzellen ähneln. Auch das genetische Programm, das der "Transdifferenzierung" von Fibroblasten zu iMVZ zugrunde liegt, bleibt unverstanden. Die Dekodierung dieser molekularen Mechanismen ist für das Verständnis der Veränderung des Zellschicksals von grundlegender Bedeutung und geht somit über die effiziente Erzeugung von Muskelstammzellen hinaus. Die genaue Charakterisierung ist unerlässlich für die Beurteilung des Potenzials der iMVZ für Gentherapieansätze.• Ziel 1. Sind iMVZ-Zellen molekular äquivalent zu Satellitenzellen? Das erste Ziel besteht darin, die Signaturen von Genexpression und Chromatinzugänglichkeit zwischen iMVZ und Satellitenzellen zu vergleichen.• Ziel 2: Wie können Transkriptionsfaktoren und etablierte small molecules zusammenwirken, um den epigenetischen Zustand zu verändern? Die Expression des Transkriptionsfaktors MyoD allein ist nicht ausreichend, während die Expression von MyoD und die Behandlung mit einem chem. Cocktail ausreichen, um einen Stammzellähnlichen Zustand zu etablieren. Wir möchten daher verstehen, welchen Einfluss die Exposition von Hautfibroblasten mit bestimmten small molecules auf die Chromatinlandschaft hat, und ob so die Bindung von MyoD erleichtert und damit ein Progenitorzell-ähnliches Programm ermöglicht wird.• Ziel 3: Können iMVZ aus Mausfirbroblasten von Krankheitsmodellen erzeugt werden um pathologische Veränderungen der Myogenese ex vivo zu untersuchen und können diese therapeutisch angewendet werden? Ziel ist es daher zu zeigen, dass (i) iMVZ aus Dystrophie-Mausmodellen abgeleitet werden können, um Krankheitsphänotypen zu untersuchen, (ii) iMVZ für eine Gentherapie im Sinne einer Gen-Korrektur geeignet sind und (iii) korrigierte iMVZ bei Transplantation zu gesunden Myozyten differenzieren können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Konrad Hochedlinger, Ph.D.