Stroma als Ziel der Antagonisierung der Streß-induzierten Seneszenz Hämopoetischer Stammzellen in vitro und in vivo

• Antragsteller: Professor Dr. Robert A.J. Oostendorp
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318433017

Adulte Stammzellen sind durch ihre Selbsterneuerungs- und Regenerationsfähigkeit definiert. Diese beide Verhaltensweisen werden bei Hämopoetische Stammzellen (HSZ) unter verschiedenste Streßbedingungen nur bedingt erhalten, was auf Dauer zu einem Verlust der HSZ führen könnte. Unsere Vorarbeiten zeigen, daß bestimmte Stromazellen und konditionierte Medien dieser Zellen, HSZ in Kultur erhalten. Genexpressionsstudien zeigten weiterhin, daß in Kokulturen, frühe hämopoetische Zellen: Lineage- Sca-1+ Kit+ cells (LSKs) und diese Stromazellen eine enge gegenseitige Regulation zeigen. Zum Beispiel induzieren die LSK Zellen eine erhöhte Expression des Bindegewebswachstumsfaktors CTGF in Stromazellen. Im Gegenzug ist dieses CTGF unerlässlich zum Erhalt der HSZ in Kultur. Wir konnten zeigen, daß der unterliegenden Mechanismus darauf beruht, daß HSZ-angereicherten CD34- CD48- CD150+ LSK (CD34- SLAM) Zellen, die auf shCtgf Knockdownstroma kultiviert wurden, sich vermehrt in G0 Phase der Zellzyklus befanden, und eine verzögerte Zellteilung zeigten, die mit einer DNS Schaden-assoziierten Senszenz verbunden war. Diese Studie hat wichtige Rückkopplungsmechanismen entschleiert in denen hämopoetische Zellen die Nische dazu bewegen vermehrt HSZ zu erhalten durch Antagonismus derer Anfälligkeit zur Seneszenz. Wir sind hier vor Allem daran interessiert, diese Ergebnisse auf in vivo Streßbedingungen zu überprüfen, sowie neue Strategien zu entwickeln, die einer DNS Schaden-assoziierter Seneszenz der HSZ unter diese Bedingungen verringern oder sogar verhindern könnten. Zu diesem Zweck, werden wir im ersten Teil des Projektes Reporter- und konditionale Modelle einsetzen zur Vertiefung der Erkenntnisse über die molekulare Mechanismen der regulatorischen Rolle des Ctgf für die in vivo HSZ Seneszenz und für die Proliferation und Differenzierung von Nischezellen in vivo. Im zweiten Teil des Projektes, werden wir diese Studien im breiteren Rahmen stellen mithilfe einer detaillierten Analyse neuer und schon generierten Genexpressionsdaten zur Bestimmung von Streß-induzierten Signalwege als neue Zielstrukturen in Nischezellen. Die Relevanz dieser Zielstrukturen wird überprüft in klonalen Kulturen von CD34- SLAM Zellen in konditionierten Medien von genetisch veränderten Stromazellen, und später auch in Anwesendheit kleinmolekularer Inhibitoren. Diese Versuche sollen geeignete Zielstrukturen der Nische zur Antagonisierung von HSZ Seneszenz definieren. Die Ergebnisse dieses Projektes könnten breite Anwendung finden zur Prävention eines Verlustes normaler HSZ unter unterschiedlichsten Streßbedingungen, wie z.B. beobachtet in in vitro Kulturen, aber auch in vivo bei der Wundheilung, Infektionen, Leukämien und zytostatische Therapien, sowie bei Diabetes und Alterung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen