Die Funktion von long noncoding RNAs (lncRNAs) für die Pathogenese von Sepsis und systemischer Inflammation

• Antragsteller: Dr. Roland Elling
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257463003

Die Sepsis ist weltweit eine zentrale Todesursache im Kindesalter. Ihr wesentliches Kennzeichen ist eine ausgeprägte systemische Entzündungsreaktion, die führend durch das angeborene Immunsystem vermittelt wird. Die molekularen Netzwerke, die diesen Entzündungsprozess regulieren und so eine Schädigung des Wirts verhindern sind unvollständig verstanden.Die Arbeitsgruppe um Prof. Fitzgerald konnte jüngst zeigen, dass long noncoding RNAs (lncRNAs) eine wesentliche regulatorische Funktion im angeborenen Immunsystem ausüben. LncRNAs sind nicht proteinkodierende RNA-Moleküle mit zentraler Bedeutung für die Regulation vieler biologischer Prozesse. Eines der Moleküle, lncRNA-Cox2, konnte als Schlüsselmolekül für die Regulation der angeborenen Immunantwort identifiziert werden. Es kontrolliert die Expression von Zytokinen wie beispielsweise Interleukin-6, von Chemokinen wie RANTES und einer Vielzahl von Interferon-stimulierten Genen. Hierbei ist bemerkenswert, dass das Molekül sowohl die Induktion als auch die Herunterregulation von Genen vermittelt. Da die meisten Erkenntnisse über die Funktion von lncRNA-Cox2 in vitro gewonnen wurden, ist die Rolle des Moleküls in vivo weitgehend unverstanden. In dem Forschungsantrag möchte untersuchen, inwieweit lncRNA-Cox2 an der Regulation der angeborenen Immunantwort bei systemischer Inflammation und Sepsis beteiligt ist. Hierfür möchte ich in einem ersten Schritt eine Tranksriptionsanalyse (RNA-Seq) von Mausmakrophagen nach Stimulation mit Pneumokokken durchführen. Ich möchte hierbei das Transkriptionsprofil unstimulierter und pneumokokken-stimulierter Makrophagen mit dem von Makrophagen untersuchen, bei denen die Expression von lncRNA-Cox2 durch RNA-Interferenz (RNAi) unterdrückt wurde. Der Vergleich der drei Konditionen erlaubt eine Definition des durch Pneumokokken induzierten lncRNA-Profils und ermöglicht die Identifikation der Zielgene von lncRNA-Cox2. Darüber hinaus soll der Phänotyp von Makrophagen nach Knockdown von lncRNA-Cox2 analyisert werden. Im nächsten Schritt soll in einem Mausmodell des septischen Schocks (Lipopolysaccharid-Schock,LPS-Schock) und einem Modell der Pneumokokkensepsis das Expressionsmuster von lncRNA-Cox2 und anderen lncRNAs untersucht werden. Dabei soll eine detaillierte lncRNA-Expressionsanalyse der einzelnen Zelltypen des angeborenen Immunsystems erfolgen. Schließlich soll ein chimäres Knochenmarks-Transplantationsmodell etabliert werden das die induzierbare Unterdrückung der Expression von lncRNA-Cox2 mittels RNAi ermöglicht. Dieses Modell erlaubt die umfassende Charakterisierung der biologischen Funktion von lncRNA-Cox2 in den beiden Modellsystemen LPS-Schock und Pneumokokkensepsis. Zusammengefasst können die Experimente zum Verständnis beitragen inwiefern lncRNAs an der Pathogenese der Sepsis beteiligt sind. Die Ergebnisse könnten damit einen Schritt zur Entwicklung neuer diagnostischer Möglichkeiten und therapeutischer Konzepte der Sepsis darstellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Katherine A. Fitzgerald, Ph.D.