Der Verlust an epigenetischem Memory bei Patienten mit systemischer Sklerose reaktiviert Zell-typ-spezifische Transposons, die Entzündung amplifizieren

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Hans Wilhelm Distler; Professor Dr. Armando Gabrielli
• Fachliche Zuordnung: Rheumatologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551691366

Anormale Immunreaktionen auf bestimmte Zellen oder Gewebe und anschliessende Amplifikation dieser Immunreaktion sind ein gemeinsames Merkmal der Pathophysiologie von Autoimmunerkrankungen. Bei Personen mit Autoimmunkrankheiten ist das Vorhandensein von Interferon- (IFN) und NFkappaB-Signaturen ein gängiges Zeichen dieser anormalen Immunreaktion. In jüngster Zeit hat sich die Reaktivierung der Expression von eigentlich epigenetisch stillgelegten Transposons (TEs) als molekulares Muster bei Autoimmunkrankheiten, einschließlich systemischer Sklerose (SSc), herausgestellt. TEs sind mobile genetische Elemente, oder TEs, werden von mutierten Viren in das menschliche Genom integriert. Epigenetische Mechanismen kontrollieren die Expression von TEs unter physiologischen Bedingungen strikt, da eine unkontrollierte Expression Entzündungsprozesse auslöst. Bei zellulärem Stress, z.B. im Rahmen von Entzündung, kann die epigenetische Regulation der TEs jedoch gelockert sein und so eine Reexpression von eigentlich stillgelegten TEs ermöglichen. Reaktivierte TEs aktivieren IFN-NFkappaB-Signalwege, und amplifizieren so Entzündungsprozesse. Wir postulierten, dass die pathologische Reaktivierung der TE-Expression bei SSc-Patienten teilweise für die Interferon-Typ-I-Signatur verantwortlich sein könnte, die bei diesen Personen häufig zu beobachten ist. Tatsächlich konnten wir in einer ersten Analyse zeigen, dass CD4- und CD8-T-Lymphozyten von SSc-Patienten mehrere TEs exprimieren, mit deutlichen Unterschieden in der Expressionsstärke gegenüber gesunden Personen. Bemerkenswerter Weise unterscheiden sich die TEs bei SSc von den TEs, die in CD4-T-Zellen von Patienten mit Multipler Sklerose (MS) gefunden wurden, was auf krankheitsspezifische Muster der TE-Reaktivierung hindeutet. In der vorgeschlagenen Studie wollen wir folgende Untersuchungen durchführen: 1.) eine genomweite DNA-Methylierungsanalyse verschiedener Zelltypen von SSc-Patienten und Gesunden, 2.) eine tiefe RNA-Sequenzierung zur Identifizierung der TE-Familien und der mit den TE assoziierten relativen Single-Copy-Gene im Genom, 3.) Chromatin ATAC und ChIP seq mit Antikörpern gegen repressive (H3K9me3-H3K27 me3) und aktivierende (H3K4me3-H3K27 acetyliert) Histon-H3-Marker, um festzustellen, ob die Reaktivierung zellspezifisch, TE-spezifisch oder TE-Familien-spezifisch ist, 4.) funktionelle Studien zur Rolle der wichtigsten differentiell exprimierten TEs unter Verwendung der CRISPR-CAS9-Technologie und 5.) Assoziationsstudien der TE-Reaktivierung mit klinischen Phänotypen und Krankheitsverläufen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen