Funktionelle Charakterisierung von CD97 in intestinalen Epithelzellen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Salah Amasheh; Professorin Dr. Gabriela Aust
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 147293537

CD97, ein Adhäsions-GPCR, wird im normalen humanen Darm in epithelialen Adhärenzkontakten exprimiert. Im Erstantrag wurde an transgenen Cd97-Mäusen die Funktion des Rezeptors in intestinalen Epithelzellen evaluiert. Für den Fortsetzungsantrag ergeben sich daraus zwei neue, klinisch wichtige Arbeitsgebiete:A In Darmbiopsien von Tg(villin-CD97) Mäusen ist die stimulierte Chloridsekretion erhöht, während sie in kolorektalen CD97-shRNA Zellklonen vermindert ist. CD97 reguliert wahrscheinlich den cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). Mutationen im CFTR sind für die Ursache für die zystische Fibrose, die häufigste monogenetische Erkrankung mit einer Lebenserwartung von nur 40 Jahren. Ziel des Antrages ist es, die Hypothese -CD97 reguliert den CFTR- auf den Ebenen Expression (Transkription, Translation, Transport, Lokalisation, Stabilität) und Funktionalität (Faltung, Öffnen/Schließen) des CFTR zu überprüfen. Wir haben mit der 3D-Kultur von intestinalen Stammzellen und dem forskolin-induced (FIS) und radiation-induced swelling (RIS) Methoden etabliert, in denen an Cd97/Cftr-transgenen Mausstämmen neben klassischen Tierversuchen verifiziert werden kann, ob CD97 den CFTR reguliert. Eine Strategie für die elektrophysiologische Analyse der Interaktion von CD97 mit dem Wildtyp- und mutiertem CFTR sind Two-Electrode Voltage Clamp und Patch Clamp-Experimente in der Xenopus laevis Oocyte, die beide Rezeptoren koexprimiert. Wir werden mit diesen Modellen klären, ob CD97 die Expression und/oder Funktion des mutierten CFTR beeinflusst und ob eine Aktivierung des CFTR an der Entstehung des radiation-induced gastrointestinal syndroms (RIGS) beteiligt ist. Unsere Ergebnisse eröffnen möglicherweise neue therapeutische Ansätze, die Expression und/oder Funktion des defekten CFTR-Kanals in Patienten mit zystischer Fibrose durch CD97 zu regulieren. B Das Darmwachstum nach der Geburt läuft in Säugetieren in 2 Phasen ab, denen offensichtlich unterschiedliche molekulare Muster zugrunde liegen. Zylindrisches Darmwachstum, d.h. eine Zunahme der Länge und des Durchmessers bei gleichzeitig normaler mikroskopischer Anatomie, ist das dominante Wachstumsmuster nach der Geburt in der Stillperiode. Überraschend entwickeln Cd97-transgene Mäuse neonatal einen megaintestine mit normaler mikroskopischer Morphologie. Die Mäuse sind damit ein einmaliges Modell, um die zugrundeliegenden unbekannten molekularen Muster für zylindrisches Darmwachstum zu identifizieren. In dem Antrag werden folgende Hypothesen verifiziert: Die Interaktion von CD97 mit dem CFTR ist an der Regulation des Darmwachstums beteiligt, CD97 beeinflusst die Teilung der Darmkrypten und CD97 reguliert einen Rezeptor für einen zeitlich begrenzt-verfügbaren trophischen Faktor im Darmepithel. Mit den Ergebnissen wird das klinische Verständnis der fehlenden Induktion eines zylindrischen Darmwachstums in bisherigen Therapieversuchen bei Patienten mit Kurzdarmsyndrom erweitert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen