Die Rolle von Extracellular Matrix Protein 1 in der Leberhomöostase, bei chronischer Erkrankung und Regeneration

• Antragsteller: Professor Steven Dooley, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Pathologie ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin ; Tiermedizin
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445166284

Der Transforming growth factor (TGF)-β fördert Leberfibrosierung durch Aktivierung von hepatischen Sternzellen. TGF-β beeinflusst auch die Regeneration nach akuter Schädigung, in erster Linie durch Terminierung der Hepatozytenproliferation. Die zu Grunde liegenden Mechanismen der TGF-β Aktivierung sind allerdings nicht vollständig bekannt.Wir haben kürzlich Extracellular Matrix Protein 1 (ECM1) als kritischen Faktor der Leberpathologie identifiziert. ECM1 wird von gesunden Hepatozyten synthetisiert und nach akuter Leberschädigung sinkt die Expression rapide. ECM1KO Mäuse entwickeln spontan eine Leberfibrose und sterben im Alter von ~2 Monaten. Gewebe dieser Mäuse zeigt hohe phospho-Smad2/3 Spiegel ohne erhöhte TGF-β Expression. AAV8 mediierte Expression von solublem TGFβR2 in ECM1KO Mäuse und nach 6 wöchiger CCl4 Behandlung verlängerte das Überleben und verhinderte die Fibrosierung. Preliminäre Daten lassen vermuten, dass ECM1 in Einlagerung und Stabilität von latentem TGF-β in der Matrix involviert ist.Wir werden Kenntnisse zu diesem kritischen Faktor in der Leber hinsichtlich distinkter Aspekte vertiefen: (1) Mittels in silico und in vitro Promoteranalysen und via Stimulations-/Inhibitionsexperimente wird die ECM1 Regulation definiert. Befunde werden in gesunden Mäusen und im CCl4 Schädigungsmodel validiert. Dies wird Aufschluss zu möglichen Therapieansätzen mittels ECM1 Modulation bei Leberfibrosierung geben. (2) Vorläufige Versuche zeigen spezifische Repressionsmuster von ECM1 bei CCl4 und partieller Hepatektomie getriggerter Regeneration. Via AAV8 vermittelter Re-expression werden wir daher den Einfluss von ECM1 auf Regenerationsfähigkeit und TGF-β Aktivierung evaluieren. (3) Wir werden induzierbare ECM1KO Mäuse generieren, um in bestimmten Erkrankungsphasen ECM1 im chronischen CCl4 Model zu depletieren. (4) Es werden mechanistische Einblicke zu ECM1 kontrollierter Matrixeinlagerung und Stabilisierung von latentem TGF-β durch Protein-Protein-Interaktionsstudien und durch Testung von TGF-β Bindepartnern und Aktivatoren gewonnen. Auch kommt ein TGF-β/Smad Reportersystem zum Einsatz. Kolokalisationsstudien in humanem Gewebe und aus Tomato-ECM1 Mäusen komplettieren unsere Analysen. Diese Tierlinie wird im Rahmen dieses Projekts generiert. Mit diesen Versuchsaufbauten gewinnen wir tiefes mechanistisches Verständnis wie ECM1 die Aktivität von TGF-β in vivo bei chronischer Erkrankung und Regeneration moduliert. (5) Diagnose: Mit Unterstützung von Kooperationspartnern werden wir prüfen, inwieweit ECM1 Plasmaspiegel für die Diagnose und Einschätzung von Stadien chronischer Lebererkrankungen herangezogen werden können. Ein ELISA ist etabliert und erste Daten deuten auf eine Korrelation. Wir haben Zugriff auf große Patientenkohorten um diese Fragestellung umfänglich zu bearbeiten.Zusammenfassend erwarten wir, dass dieses Projekt wertvolle Kenntnisse zu Mechanismen der Leberfibrose liefern und Ansätze für klinische Translation bieten wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen