Einfluss des Wnt/Frizzled/R-Spondin-Systems auf neurale Progenitoren des gastrointestinalen Systems

• Antragsteller: Dr. Peter Neckel
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438504601

Seit weniger als 20 Jahren wissen wir von der Existenz einer neurogenen Zellpopulation innerhalb des enterischen Nervensystems, welche über die Geburt hinaus ihre proliferative Kapazität erhält. Während die ersten Studien an Nagern durchgeführt wurden, ist mittlerweile klar, dass diese ENS Progenitorzellen auch aus der Tunica muscularis des Menschen bis ins hohe Alter isoliert und in vitro zur Proliferation und neuronalen Differenzierung gebracht werden können. Die physiologische Funktion dieser neuronalen Progenitoren in vivo ist weitgehend ungeklärt und wird kontrovers diskutiert. Die jüngsten Fortschritte bezüglich der Isolation und in vitro Expansion haben aber zu einer möglichen Zellersatztherapie für enterische Neuropathien inspiriert. Jedoch ist bisher unklar, welche molekularen Signale und zellbiologischen Interaktionen gerade die Proliferation und Differenzierung dieser Progenitorzellen regulieren. Die Aufklärung dieser Regulationsmechanismen ist die Grundlage sowohl für zukünftige Therapieansätze als auch für das Verständnis der Funktionen neuronaler Progenitoren im postnatalen ENS.Unsere jüngsten Arbeiten legten eine wichtige regulatorische Funktion des kanonischen Wnt-Signalwegs nahe. Interessanterweise zeigte sich in unseren Vorarbeiten, dass der Wnt-Coaktivator R-Spondin1 pro-proliferative Effekte auf ENS-Progenitorzellen besitzt. Außerdem konnten wir nachweisen, dass ENS-Zellen, welche den Wnt-Rezeptor Frizzled-4 exprimieren, eine vielversprechende proliferative und neurogene Zellpopulation darstellen.Zentrale Fragestellung des beantragten Forschungsvorhabens ist daher die Charakterisierung des Wnt/Frizzled/R-Spondin-Systems innerhalb des murinen und humanen ENS und der Einfluss dieses Regulationssystems auf neuronale Progenitorzellen des intestinalen Systems. Dazu sind pharmakologische wie molekular- und zellbiologische Untersuchungen geplant, um den Einfluss von Wnt3a und R-Spondin1 auf ENS Progenitoren aus Maus- und Humangeweben zu evaluieren. Außerdem soll eine Expressionsanalyse von Komponenten der Wnt-Kaskade auf Rezeptor-Ligandenebene durchgeführt werden. Ziel hierbei ist die detaillierte Beschreibung der zellulären Interaktionspartner, welche das Wnt-abhängige microenvironment des ENS definieren. Im Weiteren sollen die von den Progenitorzellen in das Kulturmedium sekretierten Wnt-abhängige Komponenten quantitativ und funktionell untersucht werden. Diese Sekretom-Charakterisierung soll unsere Hypothese eines intrinischen Wnt-abhängigen Regulationssystems untermauern und mit den histologischen und Genexpressionsanalysedaten umfassend in Bezug gesetzt werden. Ebenso soll der Frage nachgegangen werden, ob die Frizzled-4+ Zellpopulation, im Hinblick auf die Charakterisierung humaner ENS-Progenitoren, weiter zelltypspezifisch unterteilt werden kann. Hierzu planen wir eine weiterführende Genexpressionsanalyse des Frizzled-4+ Zellpools auf Einzelzellebene, um diese Population nach Genexpressionsmustern zu stratifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen