Genome Editing von Schistosoma mansoni durch die Integration induzierbarer CRISPR/Cas9-Systeme in genomische sichere Häfen und ihre Anwendung

• Antragsteller: Dr. Akito Koike, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534942530

Die Bedrohung durch Infektionskrankheiten ist im Allgemeinen zurückgegangen, aber einige von ihnen sind nach wie vor von Bedeutung. Insbesondere ist eine wirksamere Bekämpfung verschiedener parasitärer Krankheiten erforderlich. Parasiten können in Protozoen, Plattwürmer und Nematoden unterteilt werden. Plattwürmer lassen sich weiter in Egel und Bandwürmer unterteilen. Die Schistosomiasis ist eine dieser wichtigen parasitären Krankheiten, deren Sterblichkeitsrate auf über 14.000 pro Jahr geschätzt wird. Schistosoma mansoni, einer der Erreger der Bilharziose, gehört zu den Saugwürmern. Techniken der Genmanipulation sind eine Grundvoraussetzung für die reverse Genetik. Seit dem Aufkommen von CRISPR/Cas9 hat sich die reverse Genetik für Nicht-Modellorganismen stark weiterentwickelt. Allerdings sind solche Techniken für parasitäre Plattwürmer eher begrenzt. Dem Brindley-Labor, dem Gastgeberlabor dieses Vorschlags, ist es bereits gelungen, das Genom von S. mansoni zu bearbeiten, aber eine genauere Regulierung der Genombearbeitung ist erforderlich. Parasitische Plattwürmer pflanzen sich in ihren Zwischenwirten ungeschlechtlich fort. Diese Entwicklungsstadien in den Zwischenwirten umfassen phylotypische Stadien für parasitische Plattwürmer. In den phylotypischen Stadien von Bandwürmern und freilebenden Plattwürmern spielen die Entscheidungsfaktoren der anteroposterioren Achse eine wichtige Rolle bei der Entwicklung. Wir können vermuten, dass die Mechanismen auch bei Egeln ähnlich sein sollten, aber das wurde noch nie untersucht. In diesem Projektplan werde ich induzierbares Genome Editing von S. mansoni entwickeln, indem ich medikamenteninduzierbare CRISPR/Cas9-Systeme und sgRNA-Konstrukte in die genomischen sicheren Häfen integriere. Genomische sichere Häfen sind die Regionen im Genom, die weit entfernt von bekannten Genen usw. liegen. Sie können die stabile Expression der integrierten Transgene unterstützen, ohne die ursprünglichen Funktionen der Zellen zu beeinträchtigen. Das Brindley-Labor hat bereits gezeigt, dass es einen genomischen sicheren Hafen gibt, aber ich werde die Verfügbarkeit mehrerer weiterer Kandidatenregionen prüfen. Mit den entwickelten induzierbaren Genome Editing Systemen werde ich die anteroposterioren Faktoren ausschalten. Bei S. mansoni ist es nur möglich, transgene Konstrukte in das Genom der Eier zu integrieren. Da diese Gene auch für die Embryogenese notwendig sind, sollten sie im letzten Stadium ausgeschaltet werden. Daher ist ein induzierbares Knockout-System für dieses Experiment der reversen Genetik unerlässlich. Parallel dazu werde ich das Expressionsmuster dieser anteroposterioren Faktoren in den phylotypischen Stadien von S. mansoni analysieren und die Ergebnisse mit denen von Planarien und Bandwürmern vergleichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Paul J. Brindley, Ph.D.