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Projekt
Ferroptoseerkennung und Ferroptosesensitivität von Makropagen
Antragsteller
Professor Dr. Bernhard Brüne; Dr. Dominik Fuhrmann
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Biochemie
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461431951
Ferroptose ist durch Lipidperoxidation und seine Abhängigkeit von Eisen gekennzeichnet. Während viele Tumorzellen sensitiv gegenüber Ferroptoseinduktion sind, zeichnen sich primäre humane Makrophagen durch hochgradige Resistenz gegenüber dieser Form von reguliertem Zelltod aus. Vorarbeiten zeigen, dass Hypoxie und RSL3 in Makrophagen die Expression des Eisenspeicherproteins Ferritin heavy (FTH), des Eisenexportprotein Ferroportin (FPN) und von Ceruloplasmin (CP), einem Oxidations- und Exportprotein, bewirken. Unserer Hypothese folgend führt die Fähigkeit von Makrophagen, Eisen zu speichern oder zu exportieren zu deren Ferroptosresistenz. Um dies experimentell zu überprüfen, verändern wir in Makrophagen Eisenspeicher- und Exportmechanismen, um sie gegenüber Ferroptose zu sensitiveren. Die Beziehung zwischen Eisenstoffwechsel und Ferroptose untersuchen wir unter Hypoxie versus Normoxie, sowie bei klassischer und alternativer Makrophagenpolarisierung, da diese Bedingungen den Eisenmetabolismus in Makrophagen modulieren. In der Tumormikroumgebung versorgen Makrophagen Tumorzellen u.a. mit Eisen, um deren Wachstum zu fördern. Wir postulieren, dass dieser Mechanismus zur Ferroptosesensitivität von Tumorzellen beiträgt. In 3D Kulturen von Tumorzellen nutzen wir naive Makrophagen bzw. Phagozyten, deren Fähigkeit Eisen an ihre Umgebung abzugeben, ausgeschaltet wurde. In 3D Tumormodellen bilden sich zudem natürliche Sauerstoffgradienten, was die Sensitivität von Makrophagen bzgl. Ferroptoseinduktion herabsetzt. Nach Ausschalten von FTH, FPN und CP, allein oder in Kombination, sollten auch Makrophagen gegenüber Ferroptose sensitiv werden, was einen Einfluss auf das Tumorwachstum haben sollte. Makrophagen als professionelle Phagozyten werden von sterbenden Zellen angelockt, erkennen diese und beseitigen sie letztendlich bzw. reagieren auf Signale, die von sterbenden Zellen generiert werden. Dies ist in der Tumormikroumgebung äußerst relevant, wo sterbende Tumorzellen den Phänotyp von Makrophagen prägen. Gegenwärtig ist jedoch völlig unklar, wie ferroptotische Zellen mit Makrophagen interagieren. Wir möchten die „find-me“, „eat-me“ und „dont’t eat-me“ Signale ferroptotischer Zellen untersuchen und nutzen Proteomics, Lipidomics und Metabolomics, um zu klären, wie ferroptotische Zellen und Makrophagen kommunizieren. Wir erwarten Detailinformationen, über Redox-Signalwege und das Sekretom ferroptotischer Tumorzellen. Experimentell nutzen wir 2D und 3D Kulturmodelle von Tumorsphäroiden bzw. -Organoiden als präklinisch relevante Tumormodelle mit infiltrierenden Monozyten/Makrophagen. Ziel unserer Arbeiten ist es, den Einfluss der Eisenhomöostase in Makrophagen bzgl. ihrer Ferroptosesensitivität zu verstehen und zu untersuchen, wie ferroptotische Zellen Makrophagen polarisieren. Ein Verständnis dieser fundamentalen Zusammenhänge ist wichtig, um Ferroptose als ein Instrument der Tumortherapie zu nutzen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
