In-vitro Generierung von modifizierten Thrombozyten mit erweiterter Funktionalität aus induziert pluripotenten Stammzellen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Ute Modlich, Ph.D.; Professor Dr. Thomas Moritz
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316622279

Thrombozyten (Blutplättchen) vermitteln viele ihrer Funktionen in Hämostase, Entzündung und Angiogenese durch die kontrollierte Sekretion von Proteinen und kleinen Molekülen, die sie in ihren Granula speichern. Das macht Thrombozyten zu interessanten Zielzellen für die kontrollierte Verteilung von therapeutischen Proteinen, die in die Granula der Thrombozyten verpackt und von dort, vom Immunsystem abgeschirmt, im Körper verteilt und lokal ausgeschüttet werden können. Die Funktionalität solcher Thrombozyten wurde für die Behandlung der Faktor VIII Defizienz durch Transplantation genmodifizierter Blutstammzellen demonstriert. Für die Anwendung von Thrombozyten mit erweiterter Funktion bei anderen Erkrankungen müssen allerdings noch erhebliche Hürden überwunden werden. Da Thrombozyten kein DNA Genom enthalten, muss die Genmodifikation früher, d.h. in Progenitorzellen oder sogar induziert pluripotenten Stammzellen (iPSC) erfolgen. Thrombozyten können dann in vitro differenziert und transfundiert werden. Allerdings ist dieser Prozess, obwohl in Prinzip erfolgreich, derzeit noch sehr ineffizient.In diesem Projekt wollen wir daher die verschiedenen Werkzeuge etablieren, die eine in vitro Herstellung solcher Designer-Thrombozyten mit erweiterter Funktionalität (EF- Thrombozyten) ermöglichen. So wollen wir (i) die in vitro Differenzierung von Thrombozyten aus humanen iPSC verbessern, indem wir den Prozess durch die Überexpression von megakaryozytären Transkriptionsfaktoren und Modulatoren der Thrombozytenbildung modifizieren. (ii) Für die Genmodifikation von humanen iPSC werden wir Vektoren für die kontrollierte und anhaltende Transgenexpression entwickeln, welche insbesondere die Stilllegung der Vektorexpression verhindern sollen. (iii) Schließlich werden wir therapeutische Proteine mit den Targeting-DomänenGranula-spezifischer Protein versehen, um sie gezielt in die alpha-Granula von Thrombozyten zu verpacken. Als proof-of-concept werden wir die Angiopoetine sowie ihren Rezeptor Tie-2 entweder in löslicher oder als dominant-negative Variante exprimieren. Die Funktion der EF- Thrombozyten werden wir in vitro und in vivo in geeigneten Modellen testen.Dieses Projekt hat weitreichende Bedeutung für Biotechnologie wie auch Grundlagenforschung und dürfte erheblich zu unserem Verständnis der Kontrolle von Gen/Transgen-Expression in PSCs und deren Tochterzellen sowie der Hämato- und Megakaryopoese beitragen. Die Modifikation der Plättchenfunktion wird es dabei erlauben, die Rolle von Thrombozyten bei pathologischen Prozessen wie intravaskulärer Thrombus- bzw. Plaqueformation, überschießender oder fehlender Vaskularisierung, Tumorwachstum oder Entzündung besser zu verstehen und gezielt in diese Prozesse einzugreifen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen