Die Auswirkungen von Altern und DNA-Schäden auf Aktivität und Klonalität des hämatopoetischen Stammzellkompartiments

• Antragsteller: Dr. Alexander Gerbaulet
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401355815

Das hämatopoetische System produziert täglich eine enorme Zahl von neuen Blutzellen und kann darüber hinaus auch Situationen mit noch höherem Bedarf (z. B. Infektionen oder Blutverlust) kompensieren. Diese bemerkenswerte regenerative Kapazität bleibt lebenslang erhalten, wobei insbesondere im Alter Fehlfunktionen auftreten können, die mit DNA-Schäden assoziiert sind. Wie sich ruhende Subpopulationen von hämatopoetischen Stammzellen (HSC) an der Blutbildung im ‚Gleichgewicht oder unter Stressbedingungen verhalten, ist nur teilweise verstanden. Wir wollen untersuchen, warum das hämatopoetische System eine so große Zahl von ruhenden HSC vorhält, obwohl sich diese Zellen kaum an der Blutbildung im Gleichgewicht beteiligen. Unsere Hypothese lautet, dass ruhende HSC eine funktionelle Reserve darstellen, um eine Erschöpfung des Systems im Alter und nach DNA-Schädigung zu verhindern, und trotz dieser Belastungen ein polyklonales Stammzellkompartiment zu erhalten. Wir wollen zunächst das Schicksal ruhender HSCs unter Gleichgewichts- und Stressbedingungen im intakten Knochenmark verfolgen. Mittels mathematischer Modellierung werden wir die hierarchischen Beziehungen zwischen ruhenden und proliferierenden hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen untersuchen. Wir werden neue Mausmodelle, zur klonalen in situ (d.h. in der physiologischen Umgebung ohne Transplantation und ex vivo-Manipulation) Markierung generieren, um einzelne Zellklone während Differenzierung und Proliferation verfolgen zu können. Dazu werden wir mit Hilfe der CRISPR/Cas9-Genomeditierung genetische Markierungen (sogenannte „barcodes“) in HSC erzeugen. Mit diesem System werden wir die Klonalität und den Beitrag von einzelnen hämatopoetischen Zellen im Gleichgewichtszustand im jungen Organismus, im Alter und nach chronischer DNA-Schädigung untersuchen. Da das alternde hämatopoetische System häufig Auswüchse von einzelnen Zellklonen und prä-leukämische Zustände entwickelt (u.a. das Myelodysplastische Syndrom), wollen wir den Effekt onkogener Mutationen auf die Klonalität der Hämatopoese und auf die Aktivität und Differenzierung von Stamm- und Vorläuferzellklonen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen