Bildgestützte Genom-Editierung der tuberösen Sklerose durch das CRISPR-CAS9-System

• Antragsteller: Dr. Abdallah Salemdawod
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Radiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501126763

Bildgestützte Genom-Editierung der tuberösen Sklerose durch das CRISPR-CAS9-System Problem: Die tuberöse Sklerose (TSC) ist eine autosomal-dominante Erkrankung und wird durch Mutationen der TSC1- oder TSC2-Gene verursacht. Die Gendefekte führen zu einer Überaktivierung des Rapamycin-Proteinkomplexes (mTOR). Klinisch manifestiert sich die Erkrankung als komplexes Syndrom, welches unter anderem die Bildung epileptogener Tumore, neurologische Entwicklungsverzögerung umfasst. Die Pharmakoresistenz der intrakraniellen Tumore stellt die grösste therapeutische Herausforderung dar). Die derzeitigen kurativen Therapieoptionen gegen den TS-Komplex beschränken sich auf die Anwendung von Zytostatika, die zu Tumorrezidiven nach Beendigung der Behandlung führen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, nach neuen Therapieansätzen mit einer dauerhaften klinischen Wirkung zu suchen (Bissler et al. , 2008; Krueger et al. , 2010; McCormack et al. , 2011). Rationale: Die genetischen Eigenschaften von TSC und die moderne Entwicklung der Genome-Editierung durch CRISPR/CAS9 öffnen neue Wege zur Entwicklung einer innovativen kurativen Therapiestrategie. Mithilfe der modernen Bildgebung soll dabei eine präzise Applikation von therapeutischen Wirkstoffen ermöglichen und somit eine die Effektivität der Therapie erhöhen. Als ideales milieu für unsere Experimente wird das etablierte TSC-Mausmodell, entwickelt und modifiziert von Feliciano et al., angewendet. In dem Modell wird durch die Eliminierung von TSC1/TSC2 in ausgewählten neuronalen Populationen von Mäusen die Hyperaktivität von mTOR1 erhöht, welches zur Bildung kortikaler tuber-ähnlicher Läsionen mit zytomegalischen Nervenzellen führt . Versuchsplanung: Das Projekt gliedert sich in fünf spezifische Ziele (SA). SA1: Entwicklung eines Ribonukleoprotein-Komplexes (RNP), der das defekte TSC-Gen ersetzen kann mit anschließender Testung dieser in zellfreiem in-vitro-Plasmidmodell. SA2: Ersatz eines defekten Gens in-vitro unter Verwendung von RNP in Zellen, die aus einem TSC-Tiermodell gewonnen wurden. SA3: Radiologische Markierung von RNP für bildgesteuerte Neurointerventionen. SA4: Lokale Applikation von RNP in dem Hirngewebe als in-vivo Proof-of-Concept SA5: Vergleich der intraarteriellen Applikation mit der Applikation mithilfe des fokussierten Ultraschalls als Strategien für die globale RNP-Übertragung ins Gehirn. Signifikanz: Das Ziel unseres Projektes ist die Einführung eines funktionstüchtig TSC1/TSC2-Gens im therapeutischen Sinne in TSC-Tiermodell. Ein erfolgreiches Ergebnis wird als Durchbruch in der kurativen TSC-Therapie betrachtet. Darüber hinaus wird es als potentielle Basis für die Entwicklung effizienter Gentherapeutika in anderen mono- oder oligogenetischen neurologischen Erkrankungen gelten.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Miroslaw Janowski