Funktionelle Auswirkungen des psychiatrischen Risikogens CACNA1C in humanen iPSC-basierten Mikrogliazellen

• Antragstellerin: Dr. Susanne Michels
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502888321

Psychische Störungen wie Depressionen, bipolare Störungen, Schizophrenie und Autismus sind weit verbreitete chronische Krankheiten. Ihre zugrunde liegenden pathophysiologischen Prozesse sind jedoch bis heute noch weitgehend unbekannt. In mehreren Genomstudien wurden Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) im CACNA1C Gen identifiziert, die eindeutig mit all diesen Erkrankungen assoziiert sind. Darunter befindet sich auch der vielfach replizierte nicht-kodierende Risiko-SNP rs1006737. Zudem verursacht eine Gain-of-Function Mutation im CACNA1C Gen das Timothy Syndrom (TS), eine Multisystem-Krankheit mit schweren Herzrhythmusstörungen, Immunschwäche, kognitiven Anomalien und Autismus. Immunveränderungen sowie die Beteiligung ihrer primären Mediatoren im Gehirn, der Mikroglia, werden auch für psychische Erkrankungen postuliert. Darauf aufbauend planen wir das Risiko-A-Allel des CACNA1C SNP rs1006737 sowie die TS-Mutation G406R mittels CRISPR Base Editing in induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) gesunder Spender einzuführen. Die generierten isogenen Linien werden dann in iPSC-basierte Mikrogliazellen (iMGs) differenziert und einer systematischen funktionellen Charakterisierung unterzogen (intrazelluläre Calciumregulation, Motilität, phagozytische Aktivität, Zytokinfreisetzung, zelluläre Bioenergetik, mitochondriale Parameter und transkriptomisches Profil). Darüber hinaus werden die iMGs in Co-Kulturen und Gehirnorganoiden getestet, um ihre Auswirkungen auf die neuronale Aktivität und Funktion mit Hilfe von Mikroelektroden-Arrays und Einzelzellsequenzierungen zu evaluieren. Die erzielten Ergebnisse werden einen wichtigen Beitrag zur Klärung leisten, ob die Mikrogliafunktion durch die ausgewählten CACNA1C Risikovarianten kausal beeinflusst wird, welche zugrunde liegenden Checkpoint-Mechanismen beteiligt sind und ob diese Veränderungen die Mikroglia-Neuron-Interaktion negativ beeinflussen und dadurch die neuronale Aktivität und Funktion beeinträchtigen. Insgesamt wird diese Studie unser Verständnis zur Rolle der Mikroglia in der Entstehung und Progression CACNA1C-assoziierter psychischer Erkrankungen weiter verbessern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Finnland
• Gastgeberin: Professorin Dr. Tarja Malm