Entschlüsselung molekularer Mechanismen in zellulären Zwischenstadien während der direkten neuronalen Reprogrammierung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marisa Karow
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426809158

Direkte Reprogrammierung somatischer Zellen in induzierte Neurone (iNs) stellt einen vielversprechenden neuartigen Ansatz dar, um das Gehirn durch Zellersatz-basierte Therapien zu regenerieren. Zwar wurde gezeigt, dass die direkte Reprogrammierung hirnständiger Zellen wie beispielsweise Astrozyten und NG2-Glia Zellen im adulten Maushirn erzielt werden kann, so gilt es nun als besondere Herausforderung erfolgreich hirnständige Zellen des humanen adulten Gehirns in iNs zu konvertieren. Ferner betrifft eine zentrale offene Frage welche intermediären Stadien von den Zellen während der direkten Reprogrammierung durchlaufen werden. Hier würde die Identifizierung der transkriptionellen Veränderungen die einer Transkriptionsfaktor-vermittelten direkten Reprogrammierung zugrunde liegen in hohem Maße dazu beitragen jene zellulären intermediären Stadien die massgeblich für das Annehmen einer neuen zellulären Identität verantwortlich sind zu identifizieren. Der vorliegende Projektantrag basiert auf eigenen Vorarbeiten, die nahelegen, dass humanen adulten Hirn-Perizyten während der Ascl1 und Sox2 (AS)-vermittelten direkten Reprogrammierung in iNs ein neurales Stammzell-ähnliches Programm durchlaufen. Wir beabsichtigen hier die molekularen und zellulären Veränderungen während der Perizyt-zu-Neuron Konversion zu entschlüsseln und dabei einen speziellen Fokus auf Gene zu legen die während der Reprogrammierung nur transient exprimiert werden und nachfolgend als Switch Gene bezeichnet werden. Insbesondere verfolgen wir das Ziel, i) die molekularen, transkriptionellen Veränderungen entlang des Reprogrammierungs Pfades zu entschlüsseln, ii) die zellulären Eigenschaften dieser Zellen zu charakterisieren, iii) der funktionellen Analyse von Genen die während der Perizyt-zu-iN Konversion dynamisch reguliert werden, sowie iv) zu untersuchen ob Switch Gene potentiell auch während der normalen humanen Neurogenese von Bedeutung sind. Diese Studie wird nicht nur fundamentale Einblicke in die molekulare und zelluläre Trajektorie der direkten neuronalen Reprogrammierung liefern, sondern auch neue Erkenntnisse sowie Methoden und Werkzeuge bereitstellen um die der physiologischen Neurogenese zugrunde liegenden Mechanismen in Modellen der human Hirnentwicklung zu studieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen