Schaffen schlechte Nachbarn eine schlechte Nachbarschaft? Senezente Zellen als Vermittlerinnen von Krankheitsentwicklungen in Mausmodellen der Darmentzündungen

• Antragstellerin: Dr. Marina Kolesnichenko, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456560492

Patienten mit chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen (CED) haben ein erhöhtes Risiko, an Darmkrebs und anderen Komplikationen zu erkranken, die mit wiederholten Entzündungs- und Wundheilungszyklen verbunden sind. Bei CED korreliert die Aktivität des Transkriptionsfaktors NF-κB direkt mit dem Ausmaß der Entzündung. Bisher fehlte jedoch ein Mausmodell, das spezifisch die Rolle von NF-κB in Darmepithelzellen untersucht. Wir haben kürzlich ein solches Modell entwickelt, durch einen Darm-Epithelzellen-spezifische Knockout des universellen Inhibitors von NF-κB, IκBα (Nfkbia). In diesem Mausmodell wurden wichtige Merkmale von CED beobachtet. Zudem aktivierte konstitutiv erhöhtes NF-κB im Darmepithel die Transkription von entzündlichen Faktoren, die den Seneszenz-assoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP) umfassen. Seneszenz ist die klassische Wundheilungsreaktion, die Entzündungen auslöst, Fibrose vermittelt und die Tumorentstehung fördert. Bei der Entstehung von Seneszenz spielt NF-κB eine Schlüsselrolle, da es den SASP direkt reguliert. In vivo Charakterisierung von seneszenten Zellen (SZ) war aufgrund der Seltenheit und des Fehlens einzigartiger Marker schwierig. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die Entstehung von SZ im Mäusedarm entweder mit konstitutiv aktiver oder supprimierter NF-κB Aktivität zu ermöglichen, indem wir zusätzliche IBD-produzierende Stressstimuli verwenden und somit die in-vivo-Situation in CED Patienten optimal simulieren. Unsere Arbeitshypothese besteht darin, dass sich Zellen in verschiedenen Seneszenz-Stadien und mit pro-tumorigenen Fähigkeiten dort ansammeln, wo DNA-Schäden und Entzündungen vorhanden sind, und somit zum Fortschreiten der Krankheit beitragen. Im Arbeitspaket 1 (WP1) werden wir die jeweiligen Transkriptionsprofile von SZ in unterschiedlichen Stadien identifizieren. Zudem soll analysiert werden, inwiefern konstitutiv erhöhte NF-κB-Aktivität zur Entstehung von SZ und zum Fortschreiten der Kolitis beiträgt. In WP2 soll mit Hilfe eines modifizierten Organoid-Rekonstitutions-Assay untersucht werden, inwiefern SZ ihre Mikroumgebung parakrin beeinflussen. Damit soll die derzeitige Wissenslücke - nämlich ob SZ in der Nachbarschaft von Darm-Stammzellen zu pro-tumorigenen Veränderungen derselben beitragen können - geschlossen werden. In WP3 werden wir bestimmen, ob SZ auch in vivo pathophysiologische Veränderungen in ihrer Nähe hervorrufen, die an eine progressive CED erinnern. Der Zugang zu den relevanten Mausmodellen und der NF-B-abhängigen Signatur inSZ, sowie die Zusammenarbeit mit Laboren, die Drop-seq und orthotopische Organoid-Transplantationen durchführen, ermöglicht es uns, diese Fragen optimal zu beantworten. Den Einfluss von SZ auf das Fortschreiten von CED aufzuklären hätte möglicherweise tiefgreifende Auswirkungen auf deren klinische Behandlung. NFKBIA ist kürzlich als Risiko-Lokus für CED beschrieben worden, wodurch dieses vorgeschlagene Projekt jetzt von höchster Relevanz ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen