STEP-UP - Einzelzell-Transkriptom- und Epigenomanalysen zum besseren Verständnis von Organentwicklungsdefiziten in MRKH-Patientinnen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: André Koch, Ph.D.; Professorin Dr. K. Katharina Rall; Professorin Julia M. Schulze-Hentrich, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Gynäkologie und Geburtshilfe
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514121636

Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser ist ein seltenes Syndrom, das sich in einer Aplasie oder schweren Hypoplasie der Uterusstrukturen manifestiert. Obwohl bereits umfangreiche Studien durchgeführt wurden, bleibt die Ätiologie in den meisten Fällen unklar. Im vorherigen DFG-Projekt war das Hauptziel, die genetischen Ursachen bei diskordanten Zwillingen sowie sporadischen Fällen von MRKH mittels Genomsequenzierung zu identifizieren. Wir konnten jedoch keine klaren pathogenen Varianten feststellen, was auf eine untergeordnete Rolle der Genetik in der MRKH-Ätiologie hindeutet. Darüber hinaus haben wir Endometriumgewebe von Uterusrudimenten in einer großen Kohorte von MRKH-Patienten mithilfe von RNA-Sequenzierung profiliert und umfassende Veränderungen der Genexpression gefunden. Diese deuten auf eine entscheidende Rolle epigenetischer Regulation speziell auf Ebene der DNA-Methylierung in der MRKH-Ätiologie, die wir nun in diesem Folgeantrag genauer untersuchen wollen. In ähnlicher Weise identifizierten Transkriptomanalysen von organoiden Langzeitkulturen aus dem Endometrium von MRKH-Patienten eine Reihe von fehlregulierten Genen, die an der Interaktion von Epithelzellen mit der extrazellulären Matrix und/oder den Stromazellen des Endometriums in den Uterusrudimenten beteiligt sind. Daher soll in diesem Folgeantrag die zentrale Hypothese, dass bei MRKH-Patientinnen die Wechselwirkungen zwischen Epithel- und Stromazellen beeinträchtigt sein könnten, untersucht werden. In vier Arbeitspaketen schlagen wir vor, (i) Organoide von MRKH-Patienten mittels Einzelzell-RNA- und ATAC-Sequenzierung und DNA-Methylomanalyse zu charakterisieren, (ii) Stromazellen von MRKH-Patienten mittels Einzelzell-RNA- und ATAC-Sequenzierung und DNA-Methylom-Analyse zu untersuchen, (iii) transkriptionelle und epigenetische Profile von Ko-Kulturen von Endometrium-Organoidmodellen und Stromazellen zu erstellen und (iv) diese Daten individuell sowie integrativ zu analysieren und zu validieren. Die zu erwarteten Ergebnisse werden dazu beitragen, sowohl die Pathogenese des MRKH-Syndroms besser zu verstehen als auch neue Behandlungsmöglichkeiten für Patientinnen zu ermöglichen. Obwohl die Uterustransplantation einen vielversprechenden Ansatz für Frauen mit MRKH-Syndrom darstellt, bleibt sie ethisch und technisch herausfordernd. Die Verwendung patientenspezifischer Zellen zur Gebärmutterrekonstruktion könnte diese Einschränkungen überwinden, erfordert jedoch ein tiefgreifendes Verständnis ihrer Funktionalität und ihrer Wechselwirkungen. Hier soll dieses Ziel erreicht werden, indem wir unsere vielseitigen Endometrium-Organoid- und Co-Kultivierungstechniken mit hochmodernen NGS-Ansätzen und Analyse-Pipelines kombinieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Sara Brucker