Die Rolle von miRNAs in der Pathologie und Therapie des Morbus Fabry

• Antragstellerin: Dr. Jeannine Hoepfner
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455690513

Morbus Fabry ist eine seltene, angeborene Erkrankung, verursacht durch Mutationen im alpha-Galaktosidase A (α-Gal A) Gen GLA. Die lysosomale α-Gal A katalysiert die Hydrolyse des Glykosphingolipids Globotriaosylceramid (GL-3). Mutationen führen zur Fehlfaltung, zum proteasomalen Abbau des Enzyms und zur Ablagerung des GL-3 in verschiedenen Organen. Herzversagen aufgrund von kardialen Umbauprozessen mit einhergehender linksventrikulärer Hypertrophie und Myokardfibrose stellt die häufigste Todesursache bei Morbus Fabry dar. Obwohl GL-3 Ablagerungen in Endothelzellen und Kardiomyozyten gefunden wurden, kann der Phänotyp nur teilweise auf diese zurückgeführt werden. Eine Aktivierung von sekundären Signalwegen wird bei der Entwicklung von Zell- und Organschäden untersucht. Derzeitige Therapiemöglichkeiten umfassen Enzymersatz- und Chaperontherapie, sind aber nur bei bestimmten Mutationen und nicht in Kardiomyozyten wirksam. Daher sind die Untersuchung der molekularen Mechanismen der Erkrankung sowie die Entwicklung neuartiger Therapien von größter Bedeutung.Wir konnten bereits zeigen, dass mikroRNAs (miRNAs) eine wichtige Rolle bei Morbus Fabry spielen und haben miRNAs identifiziert, die möglicherweise neuartige Therapieansätze darstellen könnten. Ziel dieser Studie ist es, ihren Einfluss auf die Entwicklung und Behandlung der Erkrankung zu untersuchen. Wir konnten erfolgreich induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) und differenzierte Kardiomyozyten (iPS-KM) von Morbus Fabry Patienten generieren, die eine stark reduzierte α-Gal A Enzymaktivität und lysosomale Ablagerung von GL-3 zeigen und damit den patientenspezifischen Phänotyp abbilden. Zusätzlich werden wir durch CRISPR interference (CRISPRi) krankheitsspezifische, aber patientenunabhängige iPS-Zellen generieren, die eine induzierbare, dosierbare und reversible Repression der GLA Genexpression erlauben. Transkriptom- und Proteom-Analysen von CRISPRi iPS-KM werden deregulierte miRNAs sowie genregulatorische Netzwerke identifizieren, die in einem neuartigen Therapieansatz adressiert werden könnten. Interaktionspartner der miRNAs werden durch bioinformatische Methoden, Transkriptom- und Proteom-Analysen und miRNA-mRNA Bindungsstudien identifiziert werden. Der therapeutische Effekt ausgewählter miRNAs wird in iPS-KM unterschiedlicher Geschlechter, GLA Genmutationen sowie Phänotypen der Patienten validiert. Eine miRNA-Therapie wird schließlich auf Ultradünnschnitten von lebendem, humanem Herzgewebe als ein multizelluläres ex vivo Gewebemodell angewendet. Dieses Modell erlaubt die Überwachung funktioneller Parameter und damit die Untersuchung von kardiotoxischen Nebenwirkungen. MiRNAs, die einen therapeutischen Effekt in iPS-KM erzielen und keine kardiotoxischen Eigenschaften zeigen, könnten zukünftig zu einer klinischen Anwendung weiter entwickelt werden. Zusammenfassend erwarten wir neue Einblicke in die Pathologie des Morbus Fabry und die Ableitung innovativer Behandlungsmöglichkeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen