Unverfälschte Kartierung von nicht-myozytären Zellpopulationen im menschlichen Herz – Analyse der zellulären Komposition sowie der Einzelzell-Transkriptome unter Berücksichtigung des Individualalters, anatomischer Lokalisationen und kardialen Pathologien

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Krane
• Fachliche Zuordnung: Herz- und Gefäßchirurgie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434373242

Kardiale nicht-myozytäre Zellpopulationen (NMZ) sind an der Herzentwicklung, der kardialen Homöostase sowie verschiedenen kardialen Erkrankungen beteiligt. Deshalb stellen NMZs interessante Ansatzpunkte für innovative regenerative Strategien dar. Allerdings wird die genaue Verteilung von NMZs im Herz hinsichtlich Anzahl und Volumenanteil und deren zugehörige Genexpressionsprofile immer noch kontrovers diskutiert, da eine detaillierte Analyse durch Schwierigkeiten bei der Zellidentifikation und Isolierung behindert wird. In dem beantragten Projekt wird zum ersten Mal angestrebt, die NMZ Komposition des menschlichen postnatalen Herzens sowie die NMZ Transkriptome mit Hilfe von modernster „single-cell-Technologie“ unverfälscht zu analysieren, wodurch die oben genannten Probleme umgangen werden.Es ist geplant Einzelzell-Suspensionen von kardialen Biopsien verschiedener anatomischer Lokalisationen von neonatalen, infantilen und adulten Patienten mit verschiedenen kardialen Diagnosen zu analysieren. Die übergeordneten Ziele sind dabei (I) die zelluläre Organisation des humanen Herzens zu identifizieren und (II) eine molekulare Genexpressionskarte sämtlicher humaner NMZ Populationen zu erstellen. Diese werden innerhalb von vier Arbeitspaketen (AP) bearbeitet. (AP1) Etablierung der „single cell“ RNA Sequenzierungs (sc-RNASeq) Technologie mit frisch gewonnenem humanem kardialen Gewebe. (AP2) Sc-RNASeq von 30 humanen kardialen Gewebe Proben von definierten Lokalisationen, Altersklassen und kardialen Erkrankungen. (AP3) Identifikation von Unterschieden in der hNMZ Komposition und bei den hNMZ Genexpressionsprofilen abhängig von (a) der Lokalisation innerhalb des Herzens, (b) dem postnatalen Individualalter und (c) der zugrundeliegenden Diagnose. (AP4) Definition von Subpopulationen von kardialen Fibroblasten innerhalb der hNMZs unter Berücksichtigung von Lokalisation, Alter und Erkrankung.Unsere Hypothese ist, dass wir durch modernste sc-RNASeq zum ersten Mal einen reproduzierbaren und eindeutig charakterisierten molekularen Phänotyp von sämtlichen NMZ Populationen innerhalb des menschlichen Herzens definieren können. Das beantragte Projekt wird in einer detaillierten Kartierung von hNMZ Populationen resultieren, welche von den oben genannten Variablen wie Lokalisation, Alter und Diagnose beeinflusst wird. Dies dient als unabdingbare Voraussetzung für die Entwicklung von neuen Therapien und einem verbesserten pathophysiologischen Verständnis ausgewählter kardialer Erkrankungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Stefanie Doppler