Künstliches Herzgewebe zur Identifikation von Mechanismen der epigenetischen Transkriptionsregulation in der kardialen Hypertrophie.

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Justus Stenzig
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386103693

Bei pathologischer Herzhypertrophie kommt es zu charakteristischen Veränderungen der Genexpression, von denen einige wahrscheinlich kausal für eine kardiale Dekompensation sind, andere eher kompensatorisch. Veränderungen der DNA-Methylierung spielen in diesem Prozess eine Rolle, die aber bislang wenig verstanden und in Teilen widersprüchlich ist. Das vorliegende Projekt soll zur Klärung dieser Frage in einem humanen Kontext beitragen.Die geplanten Versuche basieren auf einem in vitro-Modell der pathologischen Herzhypertrophie, bei dem künstliches Herzgewebe (engineered heart tissue, EHT) der Ratte für 7 Tage einer verstärkten Nachlast ausgesetzt wird. Dies induziert Hypertrophie, Kontraktionskraftverlust, Fibrosierung und Induktion eines fötalen Genprogramms, was mit gegensinnigen Veränderungen der DNA-Methylierung einhergeht. In diesem Modell konnten nachteilige Folgen wie Kraftverlust durch Inhibitoren der DNA-Methyltransferasen (DNMT-Inhibitoren) teilweise verhindert werden.In der beantragten Studie soll das Hypertrophiemodell vollständig auf EHTs umgestellt werden, die aus Kardiomyozyten und Fibroblasten aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen generiert werden. Mittels CRISPR-Genomeditierung soll die Expression von DNMT1 und von DNMT3A unter Kontrolle eines Tetrazyklin-aktivierbaren Promotors gestellt werden. Beides zusammen wird uns ermöglichen, die Auswirkungen eines selektiven DNMT1- bzw. 3A-Verlustes in Kardiomyozyten bzw. Fibroblasten auf die kontraktile Funktion, Transkription, Histologie und DNA-Methylierung in An- und Abwesenheit einer verstärkten Nachlast zu untersuchen. Die isolierte Ausschaltung von DNMTs in kardialen Fibroblasten ist derzeit in vivo nicht möglich, hier bietet das EHT-Modell einzigartige Voraussetzungen.Wir erhoffen uns so neue grundlegende Erkenntnisse über Funktion und Bedeutung einzelner DNMT-Isoformen und allgemein über therapeutische Nutzbarkeit der DNA-Methylierung bei Herzerkrankungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Eschenhagen