Etablierung einer in vitro Plattform für die Entwicklung von n-von-1 Antisense-Oligonukleotid-Therapien für ultraseltene metabolische Erkrankungen des ZNS

• Antragstellerin: Dr. Marlen Lauffer
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521414448

Antisense-Oligonukleotide (ASOs) sind chemisch modifizierte RNA-Moleküle, die spezifisch an ein beliebiges Transkript hybridisieren und unter anderem zur Modulation des prä-mRNA-Spleißens führen. Dadurch kann z.B. die mRNA- und Proteinfunktion wiederhergestellt werden, womit ASOs als genetische Therapien dienen können. Wie bei der spinalen Muskelatrophie, können ASOs als krankheitsmodifizierende Therapien für schwere genetische Störungen des zentralen Nervensystems (ZNS) dienen. Aufgrund ihrer Spezifität können ASOs auf verschiedene genetische Varianten ausgerichtet und sogar als maßgeschneiderte Therapien für einzelne Patienten verwendet werden. ASOs bieten somit die Möglichkeit die Behandlungslücke für Patienten mit seltenen Erkrankungen zu schließen, für die es bisher kaum wirksame Therapien gibt.Jedes ASO muss individuell entwickelt werden, was kosten- und zeitaufwändig ist. Es gibt momentan keine standardisierte Plattform, die diese Bemühungen beschleunigen kann. Daher ist das Zeil dieses Projektes eine standardisierte in vitro Plattform für die Entwicklung von n-von-1 Therapien zu schaffen.Durch humane, zellulären Modellsysteme soll ermöglicht werden, die Spezifität der ASOs zu gewährleisten, die Verwendung von Tiermodellen zu vermeiden und die Identifizierung von Off-Target-Effekten zu ermöglichen. Die Platform wird Studien an Fibroblasten sowie an humanen induzierten pluripotenten Stammzellen umfassen, die in 2D- und 3D neuronalen Kulturen differenziert wurden. Mit diesen Systemen wird es möglich sein, die Auswirkungen der einzelnen ASOs auf Transkript- und Proteinebenen und die Funktionalität der Zellen zu untersuchen. Darüber hinaus kann die Neurotoxizität der einzelnen Moleküle in den 2D- und 3D-Systemen zu untersucht werden. Bisher gibt es keine zuverlässigen Plattformen für die Untersuchung von ASO-Neurotoxizität, und mit diesem Projekt soll auch diese Lücke geschlossen werden.Zur Validierung der Plattform wird die Gruppe der lysosomalen Speicherkrankheiten (LSKs) verwendet. Dabei handelt es sich um eine heterogene Gruppe von seltenen Erkrankungen, mit unterschiedlichen Erkrankungsbeginn und einer Vielzahl von schweren Symptomen, die mehrere Organe betreffen können. Die meisten Patienten weisen neurologische Symptome wie Krampfanfälle und Entwicklungsverzögerungen auf, wobei einige LSKs einen alleinigen oder überwiegend neurologischen Phänotyp zeigen. Für die meisten Formen von LSKs gibt es keine wirksamen Therapien. Dass Patienten mit LSKs von einer ASO-Behandlung profitieren können, wurde durch die Publikation eines individualisierten ASOs für eine Patientin mit Batten-Syndrom, gezeigt. Weitere präklinische Studien laufen beispielsweise für die Alexander-Krankheit und verschiedene Formen der neuronalen Ceroid-Lipofuszinose, alles LSK-Subformen. Insgesamt wird dieses Projekt eine präklinische in vitro Plattform für die Entwicklung und Prüfung von individualisierten ASO-Therapien für Patienten mit LSKs entwickeln.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeberinnen: Professorin Annemieke Aartsma-Rus, Ph.D.; Professorin Willeke van Roon-Mom, Ph.D.