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Projekt
Die Rolle der Ferroptose bei der Reprogrammierung in Neurone - von Mechanismen zu neuronaler Ersatztherapie
Antragstellerin
Professorin Dr. Magdalena Götz
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461629173
In Säugetieren können verlorene Nervenzellen in den meisten Gehirnregionen nicht ersetzt werden. Deswegen führt deren dauerhafter Verlust zu vielen schweren Erkrankungen, wie z.B. bei Schlaganfall oder Alzheimer. Unserer Arbeitsgruppe ist es gelungen, durch gezielte Expression pro-neuraler Transkriptionsfaktoren aus lokalen reaktiven Gliazellen wieder Nervenzellen zu erzeugen. Bei dieser Reprogrammierung ist Zelltod durch Ferroptose eines der größten Hindernisse. Im Schwerpunktprogramm Ferroptose planen wir daher die genauen Mechanismen der Ferroptose während der Umprogrammierung von murinen oder menschlichen Astrozyten (letztere aus induzierten pluripotenten Stammzellen differenziert) in Neurone zu untersuchen. Der Einfluss der bekannten Ferroptoseregulatoren FSP1 und GPX4 sowie der unfolded protein response des endoplasmatischen Retikulums, ausgelöst durch hochreaktiven Sauerstoff (ROS), auf den Reprogrammierungsprozess soll zunächst in Zellkultur analysiert werden. Aufbauend auf unsere jüngste Charakterisierung der Proteinzusammensetzungen der Mitochondrien von Astrozyten und Neuronen werden wir auch den Beitrag von neuronen-spezifischen antioxidierenden Mitochondrienproteinen für die Reprogrammierung in Neurone untersuchen. Neben transgenen Mauslinien werden wir neuste Methoden zur endogenen Genaktivierung nutzen (CRISPRa). Die effektivsten Methoden zur Verbesserung der Reprogrammierung in Neurone werden dann in vivo, nach experimenteller Verletzung des zerebralen Cortex, im Mausmodell getestet. Hier werden wir genetische mit pharmakologischen Methoden vergleichen, indem wir die Blut-Hirn-Schranke penetrierende Ferroptose-Inhibitoren Liproxstatin und Rosiglitazone nutzen. Im dritten Teil des Projektes werden wir ein in vivo Modell für die Reprogrammierung humaner Astrozyten etablieren. Astrozytäre Vorläuferzellen, aus induzierten pluripotenten Stammzellen differenziert, werden hierfür in den zerebralen Cortex von jungen Mäusen transplantiert und dann in der erwachsenen Maus pro-neurale Transkriptionsfaktoren in den transplantierten humanen Astrozyten aktivieren (Doxycyclin) und sie so in Neurone umprogrammieren. Hierbei werden wir die oben beschriebenen Techniken einsetzen, um Ferroptose möglichst effektiv zu unterdrücken. Dieses Projekt wird einerseits von der Einbindung in das Schwerpunktprogramm äußerst profitieren und stellt andererseits eine einzigartige Plattform zu Untersuchungen an humanen Zellen zur Verfügung.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
