In vitro Untersuchungen zur Charakterisierung des Corneodesmosin-Mangels und Entwicklung einer Pathogenese-basierten Therapie bei Peeling skin disease

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Vinzenz Oji
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279483194

Die generalisierte Peeling skin disease (PSD) stellt eine autosomal rezessive Form der kongenitalen Ichthyose dar und wird durch nonsense-Mutationen im Gen von Corneodesmosin (CDSN) verursacht. Die klinisch-therapeutische Situation bei der Erkrankung ist äußerst unbefriedigend und die Entwicklung einer targeted therapy dringend geboten. CDSN befindet sich in der Epidermis in den interzellulären Anteilen der Corneodesmosomen und vermittelt den Halt inner- und unterhalb des Stratum corneum (SC). Die primäre CDSN-Form von 52-56 kDa wird schrittweise durch Serin-Proteasen prozessiert. Bei Patienten mit PSD liegt ein ausgeprägter Mangel des Proteins vor. Das vorliegende Projekt geht der Frage nach, inwieweit die Applikation eines rekombinanten humanen CDSN (rhCDSN) auf Hautmodelle von Patienten mit PSD eine Stabilisierung der gestörten epidermalen Adhäsion herbeiführen kann. Grundlagenwissenschaftlich erweitert das Projekt das Verständnis der Hautbarriere, indem es Kompensationsmechanismen (tight junction) und inflammatorische Prozesse (Zytokin-Expressionsstudie) untersucht. In der ersten Phase des Vorhabens wird das in vitro Testsystem und read out Verfahren standardisiert. In den Vorarbeiten zum Vorhaben haben wir hierfür 3D Hautäquivalente etabliert, die aus den primären Keratinozyten und Fibroblasten der betroffenen Patienten erzeugt werden und ein genetisch bedingtes Fehlen von CDSN aufweisen. Die Analysen beziehen sich primär auf immunhistochemische und ultrastrukturelle Untersuchungen (Kooperationspartner in Heidelberg und Lyon) sowie auf die Darstellungen der epidermalen Barrierefunktion. Zusätzlich wird das neue Verfahren der 5D Intravitaltomographie (5D IVT) eingesetzt, das Corneodesmosin via fluorescence lifetime imaging nicht-invasiv in der Haut darstellen kann. Phase zwei betrifft die Entwicklung der Testsubstanz. Nach Testexpressionen im prokaryotischen Expressionssystem, das eine Degradierung des rekombinanten Proteins zeigte, und aufgrund des Glykosilierungsmuster von CDSN wurde auf das Baculovirus-Expressionssystem gewechselt. Die Testexpressionen mit Spodoptera frugiperda (Sf9) Zellen zeigen vielversprechende Ergebnisse. Um eine vorzeitige Proteolyse des rhCDSNs im SC zu umgehen aber dessen Aufnahme im SC zu verbessern, ist eine liposomale Verkapselung des Proteins geplant (Kooperationspartnerin in Berlin). Nach vollständiger Standardisierung des Testsystems und der Herstellung des liposomalen rhCDSNs besteht die dritte Projektphase darin, die in vitro Proteinsubstitution Vehikel-kontrolliert an CDSN-defizienten 3D Hautäquivalenten auszutesten. Die Strategie der Proteinsubstitution mit liposomalem rhCDSN soll im Rahmen eines DFG-Folgeantrages weiterentwickelt werden und in ein translationales Projekt münden, von dem die Betroffenen profitieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Eva Liebau; Professor Dr. Heiko Traupe