Untersuchungen zur zellulären Landschaft und Heterogenität der adulten testikulären Makrophagen Population unter normalen und pathologischen Bedingungen

• Antragsteller: Dr. Sudhanshu Bhushan
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529763762

Makrophagen stellen die dominante Immunzellpopulation im adulten Hoden dar. Sie stammen von fötalen Vorläuferzellen aus der Leber oder von frühen neonatalen Monozyten ab. Ihre Population wird zeitlebens ohne Ersatz aus dem Blut aufrechterhalten. Unsere vorläufigen Einzelzell-RNA-Sequenzierungsergebnisse (scRNA-Seq) von CD45+ Leukozyten, die aus gesunden Mäusehoden isoliert wurden, zeigen verschiedene heterogene Populationen von testikulären Makrophagen (TM) mit distinkten Phänotypen, Funktionen, Transkriptionsprofilen und unterschiedlicher Gewebelokalisation. Diese Heterogenität deutet darauf hin, dass definierte Nischen-spezifische Faktoren unterschiedliche Makrophagen-Differenzierungsprogramme induzieren, die folgend die Ausprägung der Makrophagen Populationen regulieren. Bei Entzündungen oder der experimentellen Depletion von TM kommt es jedoch zu einem Ersatz durch Blutmonozyten, die dann die unbesetzte Hodennische einnehmen und zu TM differenzieren. Dies deutet daraufhin, dass die testikuläre Mikroumgebung den Phänotyp bestimmt. Unsere scRNA-Seq Analyse hat gezeigt, dass es eine definierte Makrophagen Population im Interstitium des Hodens gibt, die den Insulin-like growth factor 1 exprimiert. Dieser Mediator ist nicht nur relevant für die Differenzierung der Leydig-Zellen, sondern zeigt auch immunregulatorische Funktionen in der Wund- und Gewebeheilung. Diese TM-Population könnte daher Entzündungen eindämmen und die Entwicklung/Regeneration der Leydig-Zellen steuern. Damit kann ein besseres Verständnis der Interaktionen zwischen TM und ihrer Mikroumgebung Grundlagen für neue Behandlungen männlicher Infertilität legen. Dieser Antrag zielt daher einerseits darauf ab die testikuläre Nische räumlich aufzulösen und die Faktoren der Mikroumgebung zu identifizieren, die den TM Phänotyp determinieren. Des Weiteren soll geklärt werden, ob infiltrierende Monozyten im Falle von Entzündungen tatsächlich ortsständige TM ersetzen können. Ein weiterer Punkt ist die Klärung der Rolle der Makrophagenpopulationen im Interstitium. Dazu soll ein Multi-Omics Ansatz bestehend aus scRNA-Seq, der Messung räumlich aufgelöster Genexpression sowie CODEX Multiplex Imaging eingesetzt werden, um dann die Folgen von Zelltyp-spezifischen Depletionen einzelner TM Populationen in vivo zu untersuchen. Diese Assays werden mit in vitro Analysen verknüpft, um ein funktionelles Profil des Hodens unter normalen und entzündlich-pathologischen Bedingungen erstellen zu können. Ziel ist es die Rolle Nischen-spezifischer Faktoren für die Entwicklung von TM Phänotypen besser zu verstehen und hoffentlich für die Zukunft gezielte Behandlungsmöglichkeiten für Männer mit entzündlich/infektiösen Ursachen der Infertilität legen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen