Das Gbetagamma-GRK2-Interaktom als neue Zielstruktur für eine DNA-basierte Therapie der Ischämischen Kardiomyopathie

• Antragsteller: Dr. Philip Raake
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241814908

Herzinsuffizienz ist generell charakterisiert durch eine erhöhte Sympathikusaktivität, was chronisch zu einer Verschlechterung der Herzfunktion beiträgt. Hierfür ist G-Protein gekoppelte Rezeptorkinase 2 (GRK2) mitverantwortlich, die in insuffizienten Herzen hochreguliert wird und freigesetzte Gbetagamma-Untereinheiten an der Zellemembran bindet. In der Folge phosphoryliert GRK2 kardiale beta-adrenerge Rezeptoren (beta-AR) und reduziert die kardiale Inotropie durch Rezeptor-Desensibilisierung und Herabregulation; weitere Hochregulation von Katecholaminen unterstützt diesen Circulus Vitiosus, der letztlich zum Voranschreiten der Herzinsuffizienz führt. Das betaARKct Miniprotein (C-terminale Domäne von GRK2) blockiert die GRK2-Gbetagamma Interaktion durch Bindung der freigesetzten Gbetagamma-Untereinheiten und konnte bereits in verschiedenen Herzinsuffizienzmodellen an Nagetieren positive Effekte aufzeigen. Allerdings ist der genaue molekulare Modus der Wirkung von betaARKct in der Herzinsuffizienz noch weitestgehend unklar: auf der einen Seite könnte eine Hemmung der Gbetagamma-GRK2-Interaktion eine Resensibilisierung kardialer beta-AR bewirken, auf der anderen Seite könnte betaARKct schädliche Gbetagamma-Signalwege durch Sequestrierung von Gbetagamma minimieren. Zudem ist betaARKct bis heute nur in Herzinsuffizienzmodellen an Nagetieren getestet. Da sich Physiologie und molekulare Signalwege bei Nagetieren von den Menschlichen unterscheiden, ist es notwendig diese neuartigen therapeutischen Ansätze in Großtiermodellen genauer zu untersuchen, die letztlich die humane Pathophysiologie besser repräsentieren. In unserem Herzinsuffizienzmodell am Schwein konnten wir die Wirksamkeit der betaARKct Gentherapie (mit einem Adeno-assoziierten Virus Serotyp 6, AAV6.betaARKct) bereits nachweisen. Allerdings sind bislang wichtige Fragen in Bezug auf eine mögliche Umsetzung der betaARKct Gentherapie in klinischen Studien offen. In dieser Hinsicht ist das zentrale Ziel unserer Studie das therapeutische Profil und molekulare Mechanismen der betaARKct Gentherapie (AAV6.betaARKct) in unserem Kardiomyopathie-Modell am Grosstier im Vergleich zu und in Kombination mit Standard Beta-Blocker-Therapie zu definieren. Darüber hinaus wollen wir eine synthetische miRNA gegen GRK2 (AAV6.miGRK2) als alternativen therapeutischen Ansatz etablieren und ihre Wirkung mit der betaARKct-Gentherapie und der pharmakologischen beta-AR-Blockade vergleichen. Die Experimente sollen die Auswirkungen auf die globale und regionale myokardiale Funktion und den Sympathikotonus charakterisieren und Therapie-relevante molekulare Signalwege sezieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen