Entschlüsselung von Alkoholsucht-assoziierter Genregulation auf Einzelzellebene

• Antragsteller: Professor Dr. Philipp Koch; Professor Dr. Lucas Schirmer
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychiatrie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433081111

Veränderungen in der Gehirnstruktur und -funktion, die sich aus einer chronischen Alkoholexposition ergeben, legen nahe, dass neuroadaptive Änderungen der Genregulation wesentlich zu Suchtverhalten beitragen. Transkriptionelle und epigenetische Untersuchungen von Hirngewebe aus Tiermodellen und menschlichen postmortem Proben haben mehrere Kandidatengene identifiziert, die bei chronischer Alkoholexposition fehlreguliert werden. Eine detaillierte Zuordnung dieser Änderungen zu bestimmten Zelltypen wurde jedoch aufgrund technischer Einschränkungen und des Mangels an geeignetem Gewebe nicht durchgeführt. In diesem geplanten Konsortium werden wir parallele Einzelzellsequenzierung anwenden, um transkriptionelle und epigenetische Veränderungen, die der Alkoholabhängigkeit zugrunde liegen, zu entschlüsseln. Wir werden Einzellkern-RNA-Sequenzierung (snRNA-seq) und epigenetische Untersuchungen auf Einzelzellebene (snATAC-seq) an postmortem Gewebe aus einer klar definierten, hochwertigen Gehirnbank verstorbener Alkoholabhängiger durchführen. Dazu haben wir kürzlich eine neuartige Einzelkern-Sequenzierungs-Plattform etabliert, die die Isolierung und Sequenzierung einzelner Kerne aus schnellgefrorenen Gehirnproben von Patienten mit neuropsychiatrischen Erkrankungen ermöglicht. Parallel dazu werden standardisierte von iPS Zellen abgeleitete Vorderhirnorganoide von Kontrollen und Alkoholabhängigen verwendet, um alkoholinduzierte Änderungen der Genregulation und Genexpression in einem isogenen (nicht exponiert vs. exponiert; akut, chronisch intermittierend, akuter Entzug) vorwärts gerichteten Versuchsaufbau zu untersuchen. Wir gehen davon aus, dass das vorgeschlagene Projekt die größte verfügbare Datenbank zu Änderungen der Genregulation im Zusammenhang mit Alkoholsucht auf Einzelzellenebene bereitstellen wird und dazu beitragen wird, kritische Faktoren bei der Pathogenese der Alkoholsucht zu definieren, was schließlich zu neuen therapeutischen Paradigmen führen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Julia Ladewig; Professor Dr. Rainer Spanagel