Ein Gastruloid-basiertes Modelsystem zur Untersuchung von menschlicher und nichtmenschlicher Primaten Primordiale Keimzellspezifizierung und Reprogrammierung

• Antragsteller: Dr. Ignacio Rodriguez Polo
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509071720

Primordiale Keimzellen sind embryonale Vorläuferzellen, welche während der Embryonalentwicklung zu Spermien oder Oozyten differenziert werden. Zusammen mit der Gastrulation beginnt Primordiale Keimzellspezifizierung früh in der Embryonalentwicklung. Ein vollständiges Verständnis der Keimzellentwicklung könnte große Implikationen im medizinischen Feld haben und könnte Schlüsselpunkte der Embryonalentwicklung klären. Humane Embryonen können aus ethischen Gründen allerdings nicht für solche Forschung verwendet werden. Aufgrund dessen werde ich für meine Studien embryonen-ähnliche in vitro Modelle nutzen. Diese so genannten Gastruloide entstehen durch selbst-organisierte pluripotente Stammzellen in drei-dimensionalen Aggregaten, welche zur Ausführung von Schlüsselergeignissen der Embryonalentwicklung führen. Durch ihre realistische Zytoarchitektur und zeitlich kontrollierten Übergang der Zellschicksale bieten Gastruloide ein beispielloses Potenzial zur Untersuchung von frühen Entwicklungsmechanismen. Desweiteren weißen Maus Gastruloide Primordiale keimzellähnliche Zellen auf, welche räumlich und zeitlich in der Nähe von somatischem Gewebe lokalisiert sind. Mein Ziel ist es, Primordiale Keimzellspezifikation und Reprogrammierung in Menschen und Nichtmenschlichen Primanten (NMP) durch das Verwenden von Gastruloiden zu untersuchen. Durch Experimente sowohl mit humanen als auch Rhesusaffen Zellen gleichzeitig, wird es mir möglich sein die in vitro Daten durch verfügbare NP in vivo Daten zu validieren. Desweiteren erlaubt mit die vergleichende Analyse mögliche Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Spezies bezüglich der Primordiale Keimzellspezifizierung und frühen Differenzierung zu verstehen. Nachdem ich das Primatenspezifische Gastruloid System etabliert und charakterisiert habe, werde ich konditionelle loss-of-function Experimente durchführen um die Frage zu adressieren, welche Rolle Pluripotenz Faktoren währen Primordiale Keimzell-Schicksalsdetermination und Reprogrammierung spielen. Um diese Frage zu beantworten, werde ich ein induzierbares Degron System verwenden, welches mir erlaubt eine schnelle und umfassende Eliminierung von ausgewählten Transkriptionsfaktoren zu verschiedenen Zeitpunkten der Gastruloid Formation zu evaluieren. Dieses Projekt bildet ein definiertes in vitro System um Primordiale Keimzellspezifikation und Reprogammierung in Primaten zu untersuchen. Die Kombination aus verschiedenen Methoden welche in diesem Antrag vorgeschlagen werden können desweiteren für Medikamenten Toxizitätstest und zur Modellierung von angeborenen Krankheiten verwendet werden. Desweiteren, leisten sie einen Beitrag zu den 3Rs der Tierversuche (Replace, Reduce, Refine [Vermeiden, Verringern, Verbessern]).

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Dr. John F.X. Diffley