Entschlüsselung pleiotroper kausaler genetischer Risikovarianten der Parodontitis durch umfängliche parallele Reportergene

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Kircher; Professor Dr. Arne Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517993632

Parodontitis (PD) ist eine häufige entzündliche Erkrankung der Mundhöhle. Die individuellen Unterschiede im Krankheitsbild sind zu einem sehr großen Teil auf die genetische Variabilität zwischen verschiedenen Individuen und den biologischen Konsequenzen der jeweiligen Risikoallele zurückzuführen. Wir haben eine Serie genomweiter Assoziationsstudien durchgeführt und eine Vielzahl mit der Parodontitis assoziierter Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) identifiziert. Einige stehen in starkem Kopplungsungleichgewicht mit genomweit signifikanten Assoziationen anderer mit der Parodontitis ätiologisch verbundener Erkrankungen und Merkmale. Sie zeigen damit pleiotrope Effekte an. In unseren Vorarbeiten haben wir umfängliche parallele Reportergenassays (Massively Parallel Reporter Assays; MPRAs) entwickelt, um die Effekte der assoziierten Allele von zehntausenden Kandidatensequenzen (Candidate Regulatory Sequences; CRS) parallel zu untersuchen. In dem vorliegenden Projekt möchten wir MPRAs nun verwenden, um die kausalen Varianten von neun ausgewählten pleiotropen Parodontitis-assoziierten Regionen zu identifizieren, die mit der Parodontitis ätiologisch verbundenen Krankheiten geteilt werden (Koronare Herzkrankheit, Knochenmineraldichte, Plasminogenkonzentration und –aktivität, Zusammensetzung des gastrointestinalen Mikrobioms). Die identifizierten CRS sollen im Anschluss mittels Luciferase Reportergenen validiert werden. Transkriptionsfaktorbindestellen werden wir bioinformatisch identifizieren und allelabhängige Bindeaffinitäten durch antikörperbasierte Affinitätselektrophorese charakterisieren. Des Weiteren werden wir die Zielgene der regulatorischen Varianten durch CRISPR-dCas9 Genaktivierung und –inhibition oder alternativ durch Konformationserfassung von Chromosomen (Chromatin Conformation Capture) bestimmen. Die Identifikation und Charakterisierung pleiotroper kausaler Varianten und die Kenntnis der beeinflussten Regulationskaskaden ist die Voraussetzung für die translationale Forschung. Diese kann nicht erfolgreich sein, wenn die molekulargenetischen Ursachen komplexer und ätiologisch verbundener Erkrankungen nicht verstanden sind. Die bislang unbekannten funktionalen Risikoallele der genannten komplexen Erkrankungen bieten zusammen mit den zu charakterisierenden regulatorischen Chromatinelementen ebenfalls gute Ansatzpunkte für die personalisierte Medizin. Das Projekt hat damit auch über die Zahnmedizin hinaus eine herausgehobene Bedeutung und ist für die Zahnmedizin bisher weltweit einzigartig.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen