Erstellung eines Zellatlas für Fasciola hepatica

• Antragstellerin: Dr. Simone Häberlein
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Tiermedizin
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444929758

Der Leberegel Fasciola hepatica, ein parasitärer Plattwurm, verursacht weltweit enorme ökonomische Verluste im Viehbestand, und befällt als Zoonoseerreger ebenfalls den Menschen. Neben seiner medizinischen Bedeutung ist auch die Biologie des Leberegels hoch faszinierend: Nach Befall des Endwirtes unterläuft der Leberegel beeindruckende Anpassungen an sein neues Habitat, was mit einem enormen Größenwachstum einher geht. Die Hypothese ist, dass Stammzellen hierbei eine Schlüsselfunktion in der Entwicklung des Leberegels einnehmen. Weiterhin ist der Darm des Leberegels von Interesse, ein metabolisch hoch aktives und überlebenswichtiges Gewebe, dessen Schädigung zum Tod des Parasiten führt. Bislang existieren keine zelltyp- oder organspezifischen Transkriptomdaten für F. hepatica. Das Projekt beinhaltet daher die Etablierung von Transcriptomics-Datensätzen dreier pathologisch relevanter Entwicklungsstadien von F. hepatica, und zwar in einer Auflösung auf Einzelzellebene sowie zweidimensional in Gewebeschnitten. Hierbei kommen zwei cutting-edge Techniken zu Einsatz, 10x Single-cell RNAseq sowie Spatial Transcriptomics. Mit dem so erhaltenen Zellatlas des Leberegels sollen (1) globale zelltypspezifische Änderungen von Genexpression während der Leberegel-Entwicklung identifiziert werden, (2) stammzellspezifische Gene und Stammzell-Subtypen identifiziert werden, sowie deren Gewebelokalisierung, (3) durch bioinformatische Vorhersagen Differenzierungspfade erstellt werden ausgehend von Stammzellen hin zu differenzierten Zelltypen, so dass ein Zellstammbaum von F. hepatica erhalten wird, und (4) organspezifische Genexpression untersucht werden, wie z.B. intestinale Transkriptionsfaktoren. Mit post-genomics Methoden wie RNAi wird die Rolle ausgewählter Gene für die Parasitenentwicklung untersucht. Spatial Transcriptomics kommt hier erstmalig in der Helminthenforschung zum Einsatz und ermöglicht nie da gewesene Einblicke in die gewebe- und zelltypspezifische Genexpression eines parasitären Plattwurms. Die Ergebnisse werden zum besseren Verständnis der Leberegel-Entwicklung beitragen und neue Targets sowie deren Gewebelokalisierung aufzeigen. Beides kann für eine zukünftige Wirkstoffentwicklung hilfreich sein, die angesichts des zunehmenden Vorkommens von Resistenzen gegen Standardmedikamente große Bedeutung hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen