Heterogenität Neutrophiler Granulozyten in rheumatoider Arthritis und Systemischem Lupus

• Antragsteller: Professor Dr. Ricardo Grieshaber-Bouyer
• Fachliche Zuordnung: Rheumatologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517717827

Neutrophile Granulozyten sind phänotypisch und funktional heterogen und tragen eine große pathophysiologische Bedeutung in Rheumatoider Arthritis (RA) und Systemischem Lupus Erythematodes (SLE). Unklar ist allerdings, welche Heteorgenität Neutrophile auf Einzelzellebene in RA und SLE zeigen und wie spezifische Effektorfunktionen Neutrophiler selektiv inhibiert werden können. Wir konnten zeigen, dass murine Neutrophile in Homöstase entlang der chronologisch geordneten Neutrotime Sequenz angeordnet sind und in experimenteller Entzündung verschiedene Polarisierungszustände erreichen. Wir entwickelten einen Ansatz, um murine und humane Transkriptomdaten kombiniert zu analysieren. Hierdurch konnten wir ein hochgradig konserviertes Genexpressionsprogramm identifizieren, welches Neutrophile in arthritischen Gelenken sowohl in Menschen als auch in Mäusen auszeichnet. Basierend auf diesen Vorarbeiten stellen wir die Hypothese auf, dass Neutrophile in RA und SLE sowohl gemeinsame als auch krankheitsspezifische Polarisierungszustände aufweisen. Weiterhin stellen wir die Hypothese auf, dass die Perturbation von in Entzündung dysregulierten Genen offenbart, welche Ziele selektiv einzelne Funktionen beeinflussen und welche Ziele die Funktion Neutrophiler global beeinflussen. In Teil 1 werden wir mittels CITE-seq analysieren, welche Polarisierungszustände in Neutrophilen aus Patienten mit RA und SLE auf Einzelzellebene vorliegen. Diese neuen Daten werden wir mit bereits veröffentlichten Daten kombinieren und eine speziesübergreifenden Analyse Neutrophiler in Entzündung durchzuführen. Für alle Polarisationszustände werden wir differenziell exprimierte Gene und aktive regulatorische Netzwerke, Signalwege und Transkriptionsfaktoren identifizieren. In Teil 2 werden wir evaluieren, welchen Einfluss genetische Perturbationen auf die Funktion Neutrophiler ausüben. Hierfür werden wir Zelllinien myeloider Progenitoren (murine HoxB8 und humane HL-60 Zellen) verwenden. Wir werden diese mit guide RNA Bibliotheken gegen differenziell exprimierte Gene und Transkriptionsfaktoren transduzieren, differenzieren und in vitro Migration, Phagozytose und ROS-Produktion untersuchen. Die funktional stärksten und schwächsten Neutrophilen in jedem Assay werden wir sortieren, den sgRNA Locus sequenzieren und so den funktionalen Einfluss einzelner Gene quantifizieren. Schlussendlich werden wir drei Knockouts von HoxB8 Zellen in bestrahlte Mäuse transplantieren, um den Einfluss einzelner Gene auf experimentelle Peritonitis und K/BxN Serum Transfer Arthritis zu testen. Gestützt durch unsere Vorarbeiten können wir Phänotypisierung und funktionale Untersuchungen parallel durchführen. Zusammengenommen werden wir in diesem überarbeiteten Erstantrag systematisch die Heterogenität Neutrophiler in RA und SLE untersuchen, die Konservierung der Entzündungsprogramme zwischen Spezies untersuchen und mechanistisch untersuchen, welche Gene verschiedene funktionale Parameter Neutrophiler beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen