Membran-Sphingolipid-Zusammensetzung und Ihre Rolle in der Aufrechterhaltung der Homöostase adulter Stammzellpopulationen

• Antragstellerin: Dr. Franziska Peters
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455963994

Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie Lipide, insbesondere Ceramide, das Verhalten von Stammzellen steuern und die Alterung der Stammzellen und damit die Regenerationsfähigkeit eines Gewebes beeinflussen. Lipide spielen eine wesentliche Rolle in der Energiehomöostase, der Membranmechanik und der Signalübertragung. Ceramide, die durch Ceramidsynthasen (CerS) synthetisiert werden, sind dabei wesentliche Bausteine aller Zellmembranen und können als Signalmoleküle dienen. Die Fähigkeit von Stammzellen, sich selbst zu erneuern oder zu differenzieren, kann auf unterschiedliche Stoffwechselzustände zurückgeführt werden. Neuere Erkenntnisse legen nahe, dass der Lipidstoffwechsel eine elementare Rolle in der Stammzellhomöostase spielt (1,2), die zugrundeliegenden Mechanismen sind jedoch weitestgehend unklar. Unser Ziel ist es, die molekularen und zellulären Mechanismen zu identifizieren, durch welche Ceramide das Schicksal und das dynamische Verhalten adulter Stammzellen steuern, wobei die Stammzellen der Epidermis als Paradigma verwendet werden. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass die Membranlipidzusammensetzung in CerS-defizienten und gealterten Stammzellen verändert ist, und wir postulieren, dass diese Veränderung durch Beeinflussung der (mechanisch)chemischen Signalübertragung die Erneuerung der Stammzellen beeinträchtigt und ihre Differenzierung verändert. Wir nehmen außerdem an, dass die Modulierung der Membranlipidzusammensetzungen ein wirksamer Mechanismus ist, um die Beeinträchtigung der Stammzellfunktion von CerS-defizienten und gealterten Stammzellen wiederherzustellen. Dieses Projekt ist von zentraler Bedeutung, um zu verstehen, wie Ceramid-assoziierte metabolische und mechanochemische Signale integriert werden, um die Stammzellfunktion und ihre Differenzierung in Geweben zu steuern. Das Verständnis dieser Mechanismen ist ein Schlüssel zum Verständnis, wie das Altern die Erneuerung und das Schicksal adulter Stammzellen verändert, und damit altersbedingte Krankheiten wie (Haut-) Krebs, Fibrose und eine gestörte Wundheilung beeinflusst. Die Erforschung der neuen Rolle von Lipiden wird die Entwicklung von Ansätzen zur Verbesserung der Stammzellexpansion und -differenzierung in vitro für den Einsatz in der regenerativen Medizin weiter vorantreiben. Auf lange Sicht kann dieser Ansatz auch ermöglichen, das Verhalten von Stammzellen in vivo zu fördern, indem Lipidstoffwechselwege pharmakologisch oder über die Ernährung moduliert werden, um dann als therapeutische Instrumente für altersbedingte Krankheiten zu dienen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Finnland
• Gastgeberin: Professorin Sara A. Wickström, Ph.D.