(Reversible) zelluläre und genomische Veränderungen, die durch eine Langzeitbehandlung mit Glukokortikoiden hervorgerufen werden

• Antragstellerinnen: Dr. Franziska Greulich; Privatdozentin Dr. Sabine Vettorazzi
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497680553

Glukokortikoide (GC) binden an den Glukokortikoidrezeptor (GR) und sind weit verbreitete Medikamente zur Bekämpfung von entzündungsbedingten Erkrankungen wie rheumatoider Arthritis, Allergien und akuten Lungenentzündung. Ihre positiven entzündungshemmenden Wirkungen werden jedoch von schwerwiegenden Nebenwirkungen begleitet (Diabetes, Lebersteatose, Osteoporose, Muskelschwund usw.), die ins besonders bei Langzeitbehandlung wie zum Beispiel in der Chemotherapie, der Behandlung chronischer Entzündungen oder bei schweren Verläufen von COVID-19 auftreten. Dieses Projekt zielt darauf ab, GC-induzierte Gewebeanpassungen und deren Reversibilität in Leber und Lunge nach einer Langzeit-GC-Behandlung auf zellulärer und molekularer Ebene zu beschreiben. Dies ist für Patienten relevant, um mögliche Komplikationen der GC-Therapie zu antizipieren. Wir planen ein zelltypspezifisches GR-Cistrom durch die Integration von genomweiten GR DNA-Bindedaten (ChIP-Seq) mit Informationen über die Zugänglichkeit der DNA (ATAC-Seq) von Einzelkernen, in Leber und Lunge von Mäusen auf dem Höhepunkt der endogenen GC-Konzentrationen als auch nach der Gewebeanpassung in Folge der Langzeit-GC-Behandlung zu erstellen. Durch das gleichzeitige Messen der Einzelkerngenexpression mittels Einzellkern-RNA-Seq unter zur Hilfenahme des Multiome-Assay (10xGenomics) werden wir die zelltypspezifische GR-Bindung mit zelltypspezifischen GC-Reaktionen verknüpfen. Durch die Integration von Daten aus GR Verlustmutanten werden wir in der Lage sein, die GR-abhängigen Nebenwirkungen von GC auf zellulärer Ebene zu beschreiben, wodurch eine gezielte Therapie und neue Einblicke in GC-vermittelte Gewebeveränderungen möglich wird. Darüber hinaus werden wir herausfinden, ob die GR-induzierten zellulären (Zelltypzusammensetzung) und epigenetischen (DNA-Zugänglichkeit) Anpassungen nach einer Langzeit-GC-Behandlung in der Leber (und möglicherweise in der Lunge) in-vivo reversibel sind. Wir wollen untersuchen, ob anhaltende Veränderungen auftreten, die zu einem "Gedächtniseffekt" mit bisher unbekannten Folgen für Patienten unter GC-Therapie führen könnten. Wir werden das räumliche Genexpressionsmuster in der Leber von Mäusen nach einer Langzeit-GC-Behandlung bestimmen, um zelluläre Anpassungsprozesse in der Leber räumlich abzubilden und diese mit unseren Einzellkern-RNA-Seq-Ergebnissen vergleichen. Schließlich planen wir, der wissenschaftlichen Gemeinschaft hochwertige RNA- und ATAC-Seq-Referenzdatensätze für die Entwicklung von Werkzeugen und Modellierungsalgorithmen sowie eine benutzerfreundliche Datenschnittstelle zur Verfügung zu stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen