Knock-in Mousmodelle zur Charakterisierung von Meprin Metalloproteasen in Hyperkeratose, Entzündung und Systemischer Sklerose

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Becker-Pauly
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509865529

Eine Dysregulation proteolytischer Enzyme in der Haut kann zu schweren pathologischen Zuständen wie dem Netherton-Syndrom oder Fibrose führen. Eine erhöhte Expression und Aktivität von Meprin-Metalloproteasen wurde mit hyperproliferativen Erkrankungen, Entzündungen und systemischer Sklerose assoziiert. Basierend auf Mausmodellen und Patientendaten könnten Meprine als mögliche Schlüsselregulatoren für den Beginn und das Fortschreiten von hyperproliferativen und fibrotischen Erkrankungen relevant sein. Bis vor kurzem waren die einzigen genetisch veränderten Mäuse, die zur Untersuchung der Meprin-Aktivitäten in vivo zur Verfügung standen, Mep1a-/- und Mep1b-/- Mäuse, die komplett knock-outs sind und denen daher die Proteasen vollständig fehlen. Bei diesen Tieren wurde ähnlich wie bei Patienten mit Ehler-Danlos-Syndrom eine gestörte Kollagendeposition in der Haut beobachtet. Darüber hinaus haben wir kürzlich eine beeinträchtigte Wundheilung und KollagenVII Maturierung bei Mep1a-/- Mäusen nachgewiesen. Andere Studien, in denen Mep1a/b-/- einzel- und doppel-knock-out Mäuse analysiert wurden, zeigten Veränderungen der Zytokinspiegel und immunologische Phänotypen in Entzündungsmodellen. Bis heute ist jedoch kein einziger Fall einer homozygoten loss-of-function-Mutation beim Menschen dokumentiert, der zu einem vollständigen Verlust der Aktivität von Meprin α oder Meprin β führt. Daher schlagen wir vor, dass geeignete Modelle zur Untersuchung der pathologischen Wirkung von Meprinen Mäuse sind, die eine zelltyp- und gewebespezifische induzierte Expression dieser Enzyme ermöglichen, wie sie bei bestimmten Hautkrankheiten beobachtet wird. Um dies zu erreichen, erzeugten wir Tamoxifen-induzierbare Mäuse und inserierten die Mep1a- oder Mep1b-cDNA, in den Rosa26-Locus von Wildtyp-C57BL/6-Mäusen. Die Kreuzung dieser Mäuse mit Cre-Treibertieren (Krt5- und Col1a2-CreERT2) ermöglicht eine erhöhte Meprin-Expression in Keratinozyten oder Fibroblasten. Diese Tiere werden zeigen, ob eine erhöhte Meprin-Aktivität ausreicht, um Entstehung von Hyperkeratose und fibrotischen Erkrankungen zu induzieren. Wir haben kürzlich die Machbarkeit dieses Konzepts demonstriert, indem wir die Meprin-β-Expression in Keratinozyten (Krt5-CreERT2) induziert haben, was zu einer verringerten Zelladhäsion und Hyperkeratose führte. Der beobachtete Phänotyp stimmte gut mit einer erhöhten Mep1b-Expression in Fra-2tg-Mäusen überein, die als Modell für Psoriasis und systemische Sklerose dienen. Aufbauend auf dem DFG Projekt (GZ entfernt), welches als Tandemprojekt in Kooperation mit Herrn Dr. Alexander Nyström aus der Dermatologie in Freiburg durchgeführt wurde, werden wir in diesem Projekt die induzierbaren Mäuse für die proteomische Identifizierung mutmaßlicher pathologischer Meprin-Substrate in vivo verwenden und zudem die Grundlage schaffen, um die Nutzbarkeit spezifischer Meprin-Inhibitoren für eine mögliche therapeutische Behandlung von Hyperkeratose, Entzündung und Fibrose zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen