Megakaryozyten-Heterogenität an der Knochenmark-Sinuswand: Interaktionen mit Perizyten und deren Implikationen für Thrombozytenbiogenese und -funktion

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Schulze
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535197976

Alle Blutzellen stammen von hämatopoetischen Stammzellen (HSZ) aus dem Knochenmark (KM) ab. Reife Progenitorzellen liegen nah an den Blutgefäßen des KMs, bevor sie schließlich ins Blut abgegeben werden. Thrombozyten sind kleine Zellfragmente, die für die Blutstillung essentiell sind. Sie werden von großen Zellen, den Megakaryozyten (MKs) gebildet, die bis zu 1000 Thrombozyten abschnüren können. Dieser Prozess ist in vitro bereits gut verstanden, es bleibt aber unklar, wie er in vivo in der vaskulären Nische des KMs reguliert wird. Terminal differenzierte MKs polarisieren in Richtung des Gefäßes, ehe sie lange zelluläre Ausläufer (Proplättchen) durch Poren im Endothel in das Lumen des Gefäßes ausbilden. Dabei treffen sie auf Matrixproteine wie Kollagene oder Laminine, ohne aktiviert zu werden. Wir konnten kürzlich zeigen, dass CXCL12-abundant reticular (CAR)-Zellen, die das Endothel des KMs umhüllen, an den Stellen, an denen Proplättchen das Endothel penetrieren, zurückgezogen zu sein scheinen. Dies deutet darauf hin, dass CAR-Zellen zur Regulierung der Thrombozytenbiogenese beitragen. In diesem Antrag auf Sachbeihilfe wollen wir untersuchen, wie die Kommunikation zwischen MKs und CAR-Zellen an der MK-Sinuswand stattfindet und wie die Thrombopoese unter physiologischen und inflammatorischen Bedingungen reguliert wird: (1) Zunächst planen wir, die Schnittstelle zwischen MKs und CAR-Zellen in situ in Knochenschnitten von Mäusen mit Hilfe der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie hochaufgelöst zu visualisieren. Wir wenden eine neue Dickschnitt-Methode an, die es erlaubt, Informationen dreidimensional aufzunehmen. (2) Wir werden Rezeptor-Liganden-Paare zwischen MKs und CAR-Zellen (CXCL12-CXCR4/7; PDGF-PDGFR; VCAM-1/VLA-4) analysieren und mittels Antikörpern, Inhibitoren, Lentivirus-basiertem Knockdown sowie CRISPR/Cas9-basierten Ansätzen unter Verwendung der Stroma-Zelllinien MS-5 und ST-2 modulieren und schließlich auf primäre CAR-Zellen aus dem KM übertragen. Wir werden dies auch in Reporter-Mauslinien mittels Zwei-Photonen-Intravital-Mikroskopie untersuchen. (3) Da die MKs eine deutliche Heterogenität aufweisen, die auf ihrer Transkriptom-Signatur beruht, planen wir, MKs und CAR-Zellen auf Einzelzellebene auf Grundlage ihrer räumlichen Lage im KM zu sequenzieren und zu analysieren. (4) Eine HSZ-Transplantation (HSZT) erfordert vor der Transfusion eine Ganzkörperbestrahlung, die zu einer massiven räumlichen Veränderung der CAR-Zellen führt sowie zu einer ektopen Freisetzung von Thrombozyten ins KM. Wir werden untersuchen, inwieweit diese neu gebildeten Thrombozyten eine veränderte Funktion aufweisen. Dies könnte erklären, wieso es trotz insgesamt niedriger Thrombozytenzahlen nach HSZT zu thrombotischen Ereignissen kommen kann. Die Ergebnisse dieses Antrags sollen zu einem besseren Verständnis der Funktion von CAR-Zellen im KM beitragen, um insbesondere die Thrombozytenproduktion besser zu verstehen und Ansatzpunkte für neue Therapien zu generieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen