Wnt Transport in der intestinalen Stammzellnische

• Antragsteller: Dr. Lorenz Mittermeier
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436291821

Die konstante Regeneration des Darmepithels ist essentiell für die Gesundheit und ein Modell, um die Regulation adulter Stammzellen in ihrer Nische zu untersuchen. Die Proliferation und Differenzierung der intestinalen Stammzellen (ISZ) wird durch den Wnt Signalweg reguliert. Exzessives Wnt signaling induziert eine erhöhte Teilung der Stammzellen und führt folglich zu Krebs, während ein Wnt Mangel in einer Atrophie des Darms resultiert. Folglich sind Wnt Signale von höchster Wichtigkeit für die strikte Regulierung der Aktivität sowie Inaktivität der ISZ. Kürzlich wurde gezeigt, dass die Wnts in spezialisierten Zellen im Stroma des Darms, sogenannten Telozyten, hergestellt werden. Allerdings ist wenig darüber bekannt, wie diese Regulatoren von den Telozyten zu den ISZ transportiert werden. Es wird angenommen, dass lange, zelluläre Extensionen der Telozyten essentiell für den Wnt Transfer sein könnten, da diese eine präzise Übertragung der Wnts zu den ISZ ermöglichen würden. Eng verwandte Strukturen, so genannte signalübertragende Filopodien oder Cytoneme, sind in den Wnt Transport in anderen Geweben involviert. Die genauen Mechanismen, die der Formierung, Regulation und Bewegung der Extensionen der Telozyten zugrunde liegen, sind gegenwärtig jedoch unbekannt. Dieses Projekt zielt darauf ab, Einblick in die Mechanismen, die bei der Übertragung der Wnts von den Telozyten zu den ISZ involviert sind, zu erlangen. Diese Arbeit wird in dem Labor von Prof. David Virshup an der Duke-NUS Medical School in Singapur durchgeführt, der ein international anerkannter Experte auf dem Feld der ISZ-Regulation durch den Wnt Signalweg ist. Während meines 2-jährigen Forschungsstipendiums werde ich zunächst den Wnt übertragenden Apparat der Telozyten durch hochauflösende Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie, welche eine 3D Rekonstruktion ermöglicht, visualisieren, um Einblick in die Natur der Extensionen zu erhalten. Weiterhin werde ich Wnt produzierende Telozyten isolieren, um Gene zu identifizieren, die in diesen verstärkt exprimiert werden und somit potentiell wichtig für die Wnt Übertragung sein könnten. Die Expression einiger ausgewählter, vielversprechender Gene werde ich anschließend mittels in situ Hybridisierung und Fluoreszenzmikroskopie validieren. Final werde ich die Gene mit Hilfe etablierter Methoden in Bezug auf ihren Einfluss auf die Wnt Übertragung von Telozyten zu ISZ charakterisieren. Zusammengefasst wird dieses Projekt die Mechanismen, durch die Wnts von stromalen Zellen zu den Stammzellen im Darm transportiert werden, um Proliferation, Differenzierung und Selbsterneuerung zu regulieren, untersuchen. Da der Wnt Signalweg eine wichtige Rolle in diversen Geweben spielt und Fehlfunktionen dieses Systems häufig mit Krebserkrankungen einhergehen, werden die Erkenntnisse dieses Projektes auch wichtig für andere Organe sein und könnten helfen neue therapeutische Ansätze zu entwickeln, um Darm- sowie andere Krebsarten zu verhindern oder zu behandeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Singapur
• Gastgeber: Professor Dr. David Virshup, Ph.D.