Analyse der transkriptionellen und epigenetischen Regulation von HEMOglobin, um neue CURativE-Optionen für Beta-Hämoglobinopathien zu entwickeln

• Antragsteller: Dr. Claudio Mussolino
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490721954

Beta-Hämoglobinopathien werden durch Mutationen verursacht, die die Produktion der Hämoglobin-beta-Kette unterbinden. Die Persistenz der fetalen Globin-Synthese im Erwachsenenalter verbessert den klinischen Phänotyp von Patienten mit b-Hämoglobinopathie erheblich.Die allogene Transplantation hämatopoetischer Stammzellen (HSC) stellt die Standardtherapie für Patienten mit schwerer b-Hämoglobinopathie dar. Andererseits ist die Transplantation autologer, genetisch korrigierter HSC eine therapeutische Option für Patienten, für die kein geeigneter Spender gefunden wird. Das zugelassene Gentherapeutikum Zyteglo® umfasst die autologe Transplantation von HSC, die mit einem lentiviralen Vektor transduziert wurde, der für ein funktionelles beta-Globin-Gen kodiert. Genom-Editierungsansätze mit Designer-Nukleasen wurden von verschiedenen Laboren untersucht, einschließlich der unseren. Kürzlich wurde eine klinische Genom-Editierungsstudie initiiert, in der die Expression von BCL11A, dem Hauptrepressor des fetalen Hämoglobins, durch Entfernen seines erythroidspezifischen Enhancers herunterreguliert wird. Das nicht triviale Genotoxizitätsrisiko wirft jedoch Bedenken bei der Anwendung der Genom-Editierung in HSC auf.In diesem Projekt werden wir modernste Epigenom-Editierungstechnologien einsetzen, um die molekularen Mechanismen zu untersuchen, die der gamma- und b-Globin-Genregulation zugrunde liegen, um neuartige Therapeutika für b-Hämoglobinopathien zu entwickeln. Wir werden kritische Regionen in zwei regulatorischen Elementen identifizieren, die den Wechsel von gamma- zu- b-Globin während der Entwicklung steuern, wie etwa den BCL11A-erythroidspezifischen Enhancer oder die gamma-Globin-Promotoren. In zellbasierten Modellen werden wir die epigenetischen Markierungen identifizieren, die in diesen Regionen unterschiedlich ausgeprägt sind und so den Wechsel von der g-Globin zur b-Globin-Expression steuern. Wir werden dann Designer-Epigenom-Modifikatoren (DEM) herstellen, die diese epigenetischen Markierungen verändern, um die gamma-Globin-Expression wiederherzustellen. Dazu werden DEMs verwendet, die sowohl aktivierende Markierungen löschen als auch repressive epigenetische Markierungen in den BCL11A-Enhancern deponieren. Analog werden wir aktivierende epigenetische Markierungen in den g-Globin-Promotoren deponieren. Aufgrund der Inaktivierung des BCL11A-Enhancers und der direkten Aktivierung des eigenen Promotors, erwarten wir einen Anstieg der g-Globin-Expression. Die aktivsten DEMs werden abschließend in primären HSC von gesunden Spendern – dann in Patientenzellen getestet, um die Expression von fetalem Globin zu reaktivieren, ihr Sicherheitsprofil gründlich zu bewerten, und das Potenzial dieses Ansatzes für die klinische Translation zu validieren.Insgesamt wird das in diesem Projekt erworbene Wissen dazu beitragen, neuartige Therapieansätze zu entwickeln, die auf die Wiederherstellung der g-Globin-Expression bei Patienten mit b-Hämoglobinopathien abzielen

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Annarita Miccio, Ph.D.