Genetische Korrekturen des Kupfertransporters ATP7B im Model einer monogenetischen Lebererkrankung

• Antragstellerin: Dr. Vanessa Sandfort
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 352508259

Morbus Wilson (MW) ist eine monogenetische Lebererkrankung, die durch die Mutation des Kupfertransporters ATP7B eine Störung des Kupfermetabolismus verursacht. ATP7B wird hauptsächlich in der Leber exprimiert. Mehr als 600 Mutationen von ATP7B sind momentan bekannt und es wird angenommen, dass der Genotyp das Krankheitsbild in MW beeinflusst. Derzeit werden Untersuchungen zu den molekularen Mechanismen der MW Pathogenese vorwiegend an Tiermodellen, humanen immortalisierten Zellen und primären Zellen aus MW Patienten durchgeführt. Primäre Zellen wie z.B. Hepatozyten und neuronale Zellen tragen die krankheitsverursachende, spezifische Mutation des ATP7B Gens, können jedoch aufgrund der eingeschränkten Proliferationskapazität bei der Erforschung des MW nur bedingt verwendet werden.Humane, induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) und die neuste Methode der Gentechnik namens CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated nuclease 9) haben das Potenzial, einen Einblick in die molekularen Mechanismen des MW zu gewähren und bieten gleichzeitig eine alternative Therapieoption. Die iPS-Zell-abgeleiteten, hepatischen Zellen der MW Patienten könnten auf zellulärer Ebene wichtige Parameter der patientenspezifischen Erkrankung darstellen. Darüber hinaus kann durch CRISPR/Cas9 die ATP7B Mutation in vitro in MW iPS-Zellen korrigiert werden, oder in vivo durch Zelltransplantation in MW spezifischen Tiermodellen. Darüber hinaus zeigt MW einen herausragenden Vorteil im Vergleich zu anderen monogenetischen Erkrankungen. Da MW auf einer Dysfunktion des Cu-Transportproteins ATPase7B beruht, können die genetisch korrigierten Zellen in vitro durch die Gegenwart von Cu positiv selektiert werden.Das Ziel dieses Projektes ist es von MW Patienten, die sowohl unterschiedliche Genotypen, als auch diverse klinische Verläufe aufweisen, iPS-Zelllinien zu generieren und anschließend zu hepatozyten-ähnlichen Zellen (iHeps) zu differenzieren. Diese Zelllinien bilden zusammen das Fundament für eine Zellbank, die in diesem Projekt der Untersuchung der unterschiedlichen ATP7B Mutationen auf molekularer Ebene sowie der Evaluierung neuer Medikamente dienen soll. Weiterhin soll als proof of principle die weltweit häufigste Mutation H1069Q durch die Anwendung der CRISPR/Cas9 Methodik in iPSC.H1069Q Zellen korrigiert werden. Nach der Korrektur werden diese Zellen zu iHeps differenziert und im Anschluss in das LEC Rattenmodell für MW transplantiert. Auf diese Weise kann auch in vivo das Potenzial der CRISPR/Cas9 Genkorrektur bewertet werden. Das Projekt wird nicht nur maßgeblich zum Verständnis der grundlegenden Parameter der MW Pathogenese beitragen, sondern auch wichtige Erkenntnisse zur Anwendung der neuen Technologie CRISPR/Cas9 in Verbindung mit der iPSC Methodik liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen