Multidimensionale genomische Analyse der humanen Leberregeneration

• Antragsteller: Professor Dr. Jochen Hampe; Professor Dr. Daniel Seehofer; Professor Dr. Jörn E. Walter
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433154425

Hintergrund: Normale, nicht-zirrhotische Leber hat eine bemerkenswerte Plastizität und regenerative Kapazität. Im Rahmen onkologischer Resektionen oder der Leberlebendspende können bis zu 60% des Parenchyms entfernt werden. Interessanterweise ist das Zusammenspiel der unterschiedlichen leberspezifischen Zelltypen, wie Hepatozyten, vaskulären, sowie Immunzellen, als auch hepatischen Stern- und Stammzellen und das beteiligte genomische Programm insbesondere im Humansystem bisher kaum verstanden. Es besteht ein dringender medizinische Bedarf diese Mechanismen besser zu verstehen, um neue Therapieansätze für die Leberregeneration und Zirrhosebehandlung zu entwickeln.Ziele: In einer klinisch einzigartigen Infrastruktur beabsichtigen wir, unter Verwendung von Einzelzellsequenzierungen und epigenetischen Analysen, die zellulären Programme und Ursprünge des regenerativen Prozesses in humaner Leber zu verstehen.Vorarbeiten: Die Antragssteller haben eine einzigartige Infrastruktur zur Gewinnung und Verarbeitung humaner Proben aufgestellt und bringen ihre Erfahrung und Expertise in Bereich der Epigenetik und funktionellen Genomik der Leber ein. Arbeitsplan: Wir beabsichtigen die therapeutisch induzierte Leberregeneration durch Pfortaderembolisierung oder „in situ split“ bei der onkologischen Leberresektion zu nutzen. Wir nutzen hierbei hypertrophes und Kontrollgewebe vom gleichen Individuum, um eine inhärente Kontrolle der interindividuellen Variation zu garantieren. Die Analyseschritte des Gewebes gliedern sich in folgende Arbeitsschritte: Isolierung von Einzelzellsuspensionen von Hepatozyten und nicht-parenchymalen Zellen bei ausreichender Probenmenge/Asservierung von schockgefrorenem Gewebe bei allen Patienten, Einzelzell-RNA- und NOMe-Sequenzierung der frisch isolierten Zellen, Vervollständigung der Daten durch Einzelkernsequenzierungen aus gefrorenem Gewebe, Auflösung der räumlichen Information durch Laser-Capture-Mikrodissektion von zonierten Hepatozyten und den wichtigsten nicht-parenchymalen Zellkompartimenten mittels RNA-Sequenzierung und RRBS. Die räumliche Zuordnung wird mittels mRNA in situ Hybridisierung und Immunohistologie verifiziert. Die abschließende bioinformatische Integration liefert eine räumlich aufgelöste, dynamische Karte der genomischen Zellprogramme von Leberwachstum und Hypertrophie im Gewebskontext. Zusammenfassung: Das Projekt bietet eine einzigartige Gelegenheit die Regeneration eines menschlichen Organs (hier: der Leber) auf Einzelzellebene und im Gewebskontext in einem ethisch vertretbaren und gut kontrollierten Ansatz zu studieren. Die Ergebnisse werden zu fundamentalen neuen Einsichten der humanen Leberregeneration führen und den Weg für neue therapeutische Optionen zur Leberregeneration und Remodellierung zu bereiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen