Quantitative Bestimmung der klonalen Architektur, der Stammzell-Kompetition und der Linienwahl bei CH (Projekt B2)

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Rieger
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515629962

Klonale Hämatopoese (CH) entsteht durch somatische Mutationen in Leukämie-assoziierten Genen in Blutstammzellen (HSC). Die Mutationen verursachen einen Fitness- und Wachstumsvorteil von HSC durch unterschiedlichste Mechanismen, welcher durch intrinsische Regulation und extrinsische Umweltfaktoren beeinflusst wird. Studien zeigten eine klinische Assoziation zwischen der Anwesenheit von CH-Mutationen, der betroffenen Klongröße an mutierten Blutzellen, und dem Risiko eines schlechten Verlaufs kardiovaskulärer Erkrankungen oder der Entwicklung von hämatologischen Neoplasien. Daher ist ein Verständnis über den Pathomechanismus von klonaler Dominanz, verursacht durch Mutationen in den wichtigsten CH-assoziierten Genen, von größter Bedeutung für Präventionsstrategien und klinischem Management. In enger Zusammenarbeit innerhalb von HERZBLUT möchten wir die klonale Architektur, Dominanz und Interferenz auf Einzelklon- bzw. Einzelzellebene untersuchen. Unter Zuhilfenahme von innovativen Technologien wie zelluläres Barcoding und Einzelzell-Sequenzierung (Einzelzell-Seq) soll die Entwicklung von murinen und humanen HSC studiert werden. Wir werden vergleichend die Mechanismen untersuchen, die durch Mutationen in zwei hochprävalenten Gengruppen, nämlich in den Splicing Faktor-Genen SRSF2 und SF3B1 und in den epigenetischen Regulator-Genen DNMT3A und TET2, zur klonalen Dominanz führen. Besonders Mutationen in SRSF2 und SF3B1 sind mit einem hohen Stammzellfitness-Score und gesteigertem Risiko einer progressiven CH-assoziierten Erkrankung verbunden. Erstens planen wir, die klonale Kompetition, die lokale Verteilung und das Differenzierungsverhalten von CH-mutierten HSC in syngenen Maustransplantationsmodellen und in in vitro Differenzierungsassays auf Einzelzellebene zu untersuchen. Dafür werden wir lentivirales Barcoding, Einzelzell-Seq und Zeitraffermikroskopie-basiertes Zelltracking anwenden. Zweitens sollen Änderungen des molekularen und metabolischen Profils von CH-mutierten HSC untersucht werden, durch die Verknüpfung von Zellstadium und -schicksal. Dazu haben wir ein Barcode-basiertes "Paired Daughter"-Verfahren entwickelt, um die molekulare Korrelation zwischen der klonalen Ursprungszelle und deren zukünftiges Differenzierungsverhalten zu entschlüsseln. Außerdem werden wir die Verbindung zwischen mitochondrialem Membranpotential, Energiemetabolismus und Quieszenz unter dem Einfluss von CH-Mutationen in HSC untersuchen. Drittens ist geplant, unsere Ergebnisse auf Patienten zu übertragen und Differenzierungs-Trajektoren in Patienten mit Mutationen in diesen CH-Genen zu studieren. Neue Oberflächenmarker sollen durch Einzelzell-Seq für eine einfache Identifizierung von CH in Stamm-/Verläuferzellen gefunden werden. Dieses Projekt adressiert die molekularen und funktionellen Mechanismen von klonaler Dominanz, ausgelöst durch zentrale CH-Treibergene, und die Wechselwirkung von in- und extrinsischen Faktoren, die die klonale Entwicklung maßgeblich beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5643: Klonale Hämatopoese: Pathomechanismen und klinische Konsequenzen im Herzen und Blut