Modifikation der endothelialen Glykokalyx zur Vorbeugung von Atherosklerose

• Antragsteller: Dr. Veit Eckardt
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547056468

Die endotheliale Glykokalyx als Gesamtheit Komplexzucker tragender Membranproteine spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung atherosklerotischer Plaques unter turbulentem Blutfluss. Das Projekt soll dafür entscheidende Komponenten der Glykokalyx strukturell und funktionell charakterisieren und mögliche Ansätze zu ihrer biochemischen Stabilisierung aufzeigen. Heparansulfat aktiviert als mechanischer Hebel des laminaren Blutflusses über Konformationsänderungen in den Membranproteinen atheroprotektive Signalwege. Turbulenter Blutfluss hingegen verursacht eine Funktionsstörung des Endothels, das die Glykokalyx abbaut und für Cholesterin durchlässig wird. Träger einer Mutation in einem an der Synthese von Heparansulfat beteiligten Enzym, NDST2, erlitten in GWAS häufiger einen Myokardinfarkt. Damit stellt die Glykokalyx vermutlich ein geeignetes Ziel für frühe und spezifische Therapien dar. Das Projekt beinhaltet eine umfassende Analyse der endothelialen Reaktion auf verschiedene Flussprofile in der Flusskammer mithilfe von RT-PCR, RNA-Chip-Technologie und einer Strukturanalyse von Heparansulfat mittels Gel- und Hochleistungsflüssigkeitschromatographie. Der Zusammenhang zwischen der Struktur der Glykokalyx und dem endothelialen Phenotyp soll durch Messung der Genexpression nach enzymatischem Abbau der Komplexzucker und Knock-down von an der Zuckersynthese beteiligten Enzymen untersucht werden. Die Versuche werden mit endothelialen Zelllinien und induzierten pluripotenten Stammzellen von Trägern der NDST2-Mutation durchgeführt. Durch eine Teilligatur der Arteria carotis wird in ApoE-defizienten Mäusen unter fettreicher Diät ein turbulenter Blutfluss erzeugt, und die endotheliale Antwort mittels Einzelzell-RNA-Sequenzierung und Strukturanalyse von Heparansulfat bestimmt. Flussabhängige lokale Unterschiede werden mit atherosklerotischen Plaques korreliert. Darüber hinaus wird die Plaqueentwicklung von gezüchteten ApoE-/-NDST2-/- Doppel-Knockout-Mäusen und ApoE-defizienten Mäusen mit einem endothelspezifischen NDST2 Knockout untersucht. Schließlich soll die Glykokalyx unter anderem mithilfe spezifischer bioorthogonaler Markierungen stabilisiert werden. Die Stanford University bietet mit translationalen Forschungsschwerpunkten sowohl in vaskulärer Biologie als auch in Glykobiologie ein ideales Umfeld zur Umsetzung des Projekts. Im Gastlabor von Prof. Leeper, dem Leiter der Abteilung für Vaskuläre Medizin, sind die wesentlichen Methoden des Projekts bereits etabliert. Wir werden mit Prof. Bertozzi zusammenarbeiten, die 2022 den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung der bioorthogonalen Markierungen erhielt. Nach meiner Rückkehr nach München plane ich, als wissenschaftlich tätiger Arzt ein eigenständiges Labor aufzubauen. Thematisch möchte ich mich mit frühen und spezifischen Pathomechanismen bei der Entstehung von Atherosklerose beschäftigen, die zur besseren Risikobewertung beitragen und als Grundlage für neue, frühere Therapien dienen könnten.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberinnen / Gastgeber: Professorin Dr. Carolyn Ruth Bertozzi; Professor Dr. Nicholas J. Leeper