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Projekt
Reduzierte Penetranz bei Parkin- und PINK1-Defizienz: Entzündung als Einflussfaktor für Penetranz bei der Parkinsonerkrankung
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Christine Klein; Dr. Philip Seibler
Fachliche Zuordnung
Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
Förderung
Förderung seit 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287074911
Zu den krankheitsverursachenden Genen für die Parkinsonerkrankung (PD) mit rezessiver Vererbung gehören Parkin und Phosphatase and tensin homolog-induced putative kinase 1 (PINK1). Dabei führen seltene biallelische Mutationen in diesen Genen definitiv zur Ausprägung des Krankheitsbildes. Andererseits können heterozygote Mutationen – die bei 2% der Bevölkerung auftreten – mit stark reduzierter Penetranz für die PD prädisponieren. Die PD ist gekennzeichnet durch den Verlust von dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra pars compacta, und es gibt zunehmend Anhaltspunkte dafür, dass durch mitochondriale Dysfunktion induzierte Entzündungsprozesse eine Rolle bei der Pathogenese von Parkin- und PINK1-assoziierter PD spielen: Wir haben vor Kurzem festgestellt, dass Patienten mit heterozygoten Mutationen eine höhere heteroplasmatische Variantenlast in der mitochondrialen DNA (mtDNA) tragen, verglichen mit gesunden Mutationsträgern, was darauf hindeutet, dass die Penetranz von Parkin- und PINK1- Mutationen durch mtDNA-Heteroplasmie beeinflusst wird. Darüber hinaus untersuchten wir die Rolle von Entzündungsfaktoren bei PINK1- oder Parkin-assoziierter PD und detektierten erhöhte Interleukin-6-Spiegel bei Parkin-Mutationsträger im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Ziel des Projekts P2 ist es, Zytokin-Signaturen zu definieren und zelluläre Signalwege von Entzündungsprozessen bei Patienten mit Mutationen in Parkin und PINK1 zu erforschen. Dazu werden wir die Entzündungsfaktoren in Serum- und Liquorproben quantifizieren, indem wir eine Zytokin-Panel-Analyse von betroffenen vs. nicht betroffenen Mutationsträgern durchführen (Ziel 1). Weiterhin werden wir die Mikroglia-Aktivierung in Parkin- und PINK1-Modellen untersuchen, indem wir extrazelluläre Zytokine analysieren und live-cell imaging von Mikroglia unter basalen Bedingungen und als Reaktion auf mitochondriale und entzündliche Stressoren in einer induzierten pluripotenten Stammzell (iPSC)-basierten Neuronen/Mikroglia Co-Kultur durchführen (Ziel 2). Um die Signalwege und Faktoren zu identifizieren, die an der schützenden Rolle von Parkin und PINK1 bei der Neuroinflammation beteiligt sind, und um Wege zu erforschen, die das Fehlen von klinischer PD bei nicht betroffenen heterozygoten Mutationsträgern erklären können, werden wir ein Transkriptom-Profiling von iPSC-basierten Neuronen/Mikroglia-Co-Kulturen mittels Einzelzell- Sequenzierung durchführen. Die detektierten Signalwege werden dann in pharmakologischen Experimenten validiert, indem die Kulturen mit spezifischen Agonisten und Antagonisten ausgewählter Rezeptoren behandelt werden (Ziel 3). Wir werden modernste Technologien wie iPSCs und Einzelzell-RNA-Sequenzierung einsetzen. Das Projekt basiert dabei auf der umfassenden Expertise der Antragsteller im Bereich der Genetik von Bewegungsstörungen und der Generierung und Nutzung neuronaler Modelle aus iPSCs.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
