Analyse von A20 und ABIN-1 abhängigen Mechanismen von Zelltod der intestinalen Mukosa - Ein wichtiger Schritt für das Verständniss der intestinalen Barrieredysfunktion bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen

• Antragstellerin: Dr. Dorothea Stibor
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433275755

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CEDs) sind gekennzeichnet durch einen Kreislauf aus vermehrtem Absterben von intestinalen Epithelzellen (IECs), Verlust der intestinalen Barrierefunktion und chronischer Entzündung. Die genauen Entstehungsmechanismen sind unvollständig verstanden. Durch Korrelation von Genmutationen mit erhöhtem Risiko für CEDs und den dazugehörigen molekularen Signalwegen konnten zuvor unerwartete Pathomechanismen offengelegt werden. Mutationen der Proteine A20 und ABIN-1 sind mit CEDs und anderen Autoimmunerkrankungen assoziiert. Beide Proteine interagieren mit Ubiquitin und spielen eine zentrale Rolle im negativen Feedback-Mechanismus von proinflammatorischen NF-KB-Signalen und bei programmiertem Zelltod. Ein Großteil der Forschung in diesem Bereich erfolgt in Immunzellen. Das gastgebende Labor hat nun aber Mäuse mit IEC-spezifischem, Tamoxifen-induzierbarem Kock-out von A20 und/oder ABIN-1 entwickelt und entsprechende murine Dünndarm-Organoide ("Enteroide") generiert. Interessanter Weise hatte isolierter Knock-out von A20 oder ABIN-1 wenig Auswirkungen wohingegen kombinierter Knock-out zu massivem, spontanem Absterben von IECs führte. Daraus ergibt sich eine überraschend starke, epistatische Synergie zwischen A20 und ABIN-1 und eine protektive Rolle für die Homöostase von IECs. Diese Studien etablieren ein vielversprechendes, induzierbares Model für CED in Mäusen. In meinem Antrag werde ich auf diesen Ergebnissen aufbauend weitere, bisher unbekannte Aspekte der Entstehung von CED erforschen: (1.) Zuerst werden TNF-unabhängige Auslöser von spontanem Zelltod in A20 und ABIN-1 defizienten IECs untersucht. Diese Mechanismen sind klinisch wichtig da ein relevanter Anteil der CED Patienten nicht auf Therapie mit TNF-Inhibitoren anspricht. Ich werde potentiell schädliche Liganden von Immunzellen oder Mikroben screenen und bei vielversprechenden Kandidaten den Wirkmechanismus genauer untersuchen. (2.) Die molekularen Mechanismen der Synergie zwischen A20 und ABIN-1 bei der Protektion von IECs vor Zelltod werden ebenfalls erforscht. Dazu werde ich bekannte biochemisch aktive genetischen Motive von A20 (OTU, ZF4, ZF7) und ABIN-1 (UBAN) auf Ihren Beitrag in der Interaktion überprüfen. (3.) Die Bedeutung von A20 und ABIN-1 soll außerdem in humanen Kontext untersucht werden. Ich werde zunächst Enteroide aus Gewebe von CED Patienten generieren, dann die Expression von A20, ABIN-1 und anderen Biomarkern ermitteln, mit Ergebnissen aus ex-vivo Biopsien vergleichen und mit dem klinischen Verlauf korrelieren. Bei allen Teilzielen werden Studien im Mausmodell oder in humanen Biopsien durch Enteroid-Kulturen ergänzt, sodass zwischen systemischen oder IEC-intrinsischen Effekten unterschieden werden kann. Zusammenfassend kann dieses Projekt nicht nur unser Verständnis der Pathogenese von CEDs erweitern, sondern auch interessante neue therapeutische Ziele identifizieren die nicht immun-suppressiv, sondern Schleimhaut-protektiv wirken.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Averil Ma, Ph.D.