Funktionelle Charakterisierung von Adamts19, ein neues Gen für humane Herzklappendefekte

• Antragsteller: Professor Marc-Phillip Hitz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Herz- und Gefäßchirurgie ; Humangenetik ; Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397520201

Fehlbildungen der Herzklappen sind eine der häufigsten Herzanomalien beim Menschen, wobei eine beträchtliche Anzahl von ihnen einer chirurgischen Intervention im Laufe des Lebens bedarf. Auch wenn verschiedene Ursachen für die Entstehung diskutiert werden, beispielsweise von entwicklungsbiologischer, genetischer, aber auch erworbener Seite, so sind für die meisten der Fälle entsprechende Suszeptibilitätsgene unbekannt. Um die genetische Ursachen zu identifizieren, haben wir zwei große genetische Studien an einzelnen Patienten und großen Multigenerationenfamilien durchgeführt. Wir konnten unteranderem eine homozygote Deletion und eine homozygote Stopmutation in zwei unabhängigen Familien in ADAMTS19 nachweisen, einem neuartigen Kandidatengen für Klappenherzdefekte. Um die Rolle dieses Proteins bei der Herzklappenentwicklung zu untersuchen, haben wir ein transgenes Mausmodell generiert, welches den vollständigen Verlust in der Maus darstellt und den in den Familien gefunden LOF Phänotyp imitiert. Herzklappen bilden sich zunächst durch einen Prozess, der als Endothelial-zu-Mesenchymal-Transition (EMT) bezeichnet wird, worauf dann eine Elongation folgt, die die vollständige Entwicklung kurz nach der Geburt abschließt. Die Expressionsanalyse in embryonalen und postnatalen Stadien von Adamts19 -/- Mäusen zeigen Adamts19 in allen vier Klappen nach Ende der Klappenbildung. Mittels hochauflösender digitaler Echokardiographie ließ sich nachweisen, dass Mäuse ohne Adamts19-Expression im Laufe des Lebens dysfunktionale Aortenklappen entwickeln, die den humanen Phänotyp nachempfinden. Bemerkenswerterweise war die Expression von Adamts19 auf eine spezifische Subpopulation von Herzzellen, den sogenannten valvulären interstitiellen Zellen (VIC) beschränkt und wurde nicht in Endothelzellen beobachtet. Die funktionelle Analyse mittels Proteomics-analysen und histologischer Färbungen deutet außerdem daraufhin, dass die Anwesenheit von Adamts19 notwendig ist, um die extrazelluläre Matrix Re-Modellierung während der Klappenentwicklung, der Reifung, aber auch in späteren Stadien, aufrechtzuerhalten. Beachtenswert ist nicht nur, dass die Adamts19 LOF-Mäuse den menschlichen Phänotyp rekapitulieren, sondern auch das Adamts19 ein neuartiger Marker für VICs ist, der sich speziell auf den post-EMT-Prozesse konzentrieren und als wichtiges Modell dienen könnte, um den Klappenalterungsprozess beim Menschen besser zu verstehen. Ziel dieses Antrags ist daher neben einer detaillierten phänotypischen Darstellung inklusive der Analyse bekannter molekularer Gennetzwerke, bisher noch nicht bekannte molekulare Prozesse auf Protein -und Transkriptomebene in Herzklappengewebe und zusätzlich auf Einzelzellniveau zu charakterisieren, um eine detaillierteres Verständnis von human Herzklappendefekten zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen