Phänotypkorrektur von aus Stammzellen abgeleiteten Hepatozyten-Hybridzellen

• Antragsteller: Dr. Patrick Nell
• Fachliche Zuordnung: Toxikologie, Laboratoriumsmedizin ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551499217

Stammzelltechnologie hat enormes Potenzial für die Entwicklung alternativer Testsysteme für toxikologische Untersuchungen, die derzeit hauptsächlich auf primäre Zellen von Spendern oder auf Tierversuche zurückgreifen. Die möglichen Anwendungen erstrecken sich von Untersuchungen ganzer menschlicher Populationen, die durch eine repräsentative Auswahl an Spendern abgedeckt werden, bis hin zur personalisierten Untersuchung seltener Subgruppen. Insbesondere die Erzeugung Hepatozyten-ähnlicher Zellen (HLC) aus induzierten, pluripotenten Stammzellen ist für in vitro Untersuchungen zu Hepatotoxizität ein zentrales Thema. Der gegenwärtige Goldstandard, nämlich primäre menschliche Hepatozyten (PHH), sind nur eingeschränkt verfügbar, teuer und unterliegen ethischen Einschränkungen. Der Einsatz von HLC in toxikologischen Untersuchungen setzt jedoch unter anderem voraus, dass HLC eine vergleichbare metabolische Aktivität aufweisen wie frisch isolierte, primäre Hepatozyten. Bis heute ist es jedoch so, dass Methoden zur Herstellung von Hepatozyten-ähnlichen Zellen Hybridzellen erzeugen, welche nicht nur Gene exprimieren, die für Hepatozyten charakteristisch sind, sondern auch intestinale Gene, die normalerweise nicht in der Leber vorkommen. Aktuell verfügbare Methoden zur Erzeugung von HLC sind noch nicht in der Lage, eine umfassende Hepatozyten-Identität zu etablieren. Dies führt dazu, dass die Expression von Enzymen, die am Metabolismus von Fremdstoffen beteiligt sind, weit unter dem Expressionslevel von primären Hepatozyten bleibt. Somit können HLC die durch toxische Metabolite verursachten Leberschädigungen und andere Mechanismen der Lebertoxizität nur bedingt abbilden. Der vorliegende Antrag zielt darauf ab, auf der Grundlage eines bereits etablierten Konzepts für die gezielte GRN-Manipulation eine Aktivierung Hepatozyten-spezifischer genregulatorischer Netzwerke (GRN) und Beseitigung von GRN-Aktivitäten im Zusammenhang mit der Hybriddifferenzierung herbeizuführen. Unsere Strategie fördert gezielt die Entwicklung von stammzellbasierten, alternativen In-vitro-Systemen mit Schwerpunkt auf der Eignung für die Testung von Hepatotoxizität und pharmakologischen Fragestellungen. Dies wird auch durch den direkten Vergleich mit primären Hepatozyten gesichert, was eine adäquate Interpretation der Auswirkungen von GRN-Manipulationen gewährleistet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen