Ein neuartiger Ansatz zur Einzelzell-Analyse von Wirtstargets bakterieller Effektoren für die intrazelluläre Replikation von Chlamydia trachomatis in vivo.

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Rudel
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561044222

Chlamydia trachomatis (Ctr) ist ein obligat-intrazellulärer Krankheitserreger des Menschen, der ein breites Spektrum akuter und chronischer Krankheiten verursacht. Es ist die Hauptursache für bakteriell bedingte sexuell übertragbare Krankheiten mit jährlich mehr als 130 Millionen neuen Fällen weltweit. Bei Frauen kann eine Infektion des Urogenitaltrakts mit Chlamydien zu Unfruchtbarkeit, ektopischen Schwangerschaften und Beckenentzündungen führen. Diese Infektionen erhöhen auch das Risiko einer HIV-Infektion und können zur Entstehung von Gebärmutterhals- und Eierstockkrebs beitragen. Während der Infektion nutzt Ctr sein Typ-3-Sekretionssystem (T3SS), um mehr als 100 Effektoren, darunter Inklusionsmembranproteine (Inc), in die Wirtszelle einzuschleusen. Die konventionellen T3SS-Effektoren (cT3SS) bilden eine zweite Klasse von Effektoren, die in die Wirtszelle gelangen, wo sie auf das Zytosol, das Zytoskelett oder Zellorganellen wirken. Beide Klassen von Effektorproteinen spielen eine zentrale Rolle bei der Invasion von Wirtszellen, dem Erwerb von Nährstoffen und der Umgehung des Immunsystems und sind für die Pathogenese von Ctr wichtig. Das Verständnis ihrer Funktion wird Aufschluss über die Entwicklung von Krankheiten im Zusammenhang mit Ctr-Infektionen geben. Fortschritte im Bereich der Einzelzell-RNA-seq (scRNA-seq) haben unsere Möglichkeiten zur Klassifizierung verschiedener Untergruppen von Immunzellen während einer Infektion revolutioniert. Wir haben vor kurzem scPAIR-seq entwickelt, einen hochflexiblen und empfindlichen Ansatz, der es ermöglicht, mehrere bakterielle Barcodes mit scRNA-seq-Protokollen parallel zu verfolgen. Mit diesem Ansatz können wir nun Infektionen mit einer gepoolten, markierten bakteriellen Mutantenbibliothek untersuchen und mit Einzelzellauflösung sowohl die Identität der infizierenden Mutante als auch ihre Auswirkungen auf das Transkriptom des Wirts nachweisen. Von den bereits identifizierten sekretierten Chlamydien-Effektoren wurden nur wenige funktionell untersucht. Aufgrund unserer komplementären Expertisen werden wir den scPAIR-seq-Ansatz mit einem präklinischen in vivo Infetionsmodell kombinieren, um mechanistische Erkenntnisse über die sekretierten chlamydialen Effektoren für die Infektion zu gewinnen. Wir werden alle bisher identifizierten sekretierten konventionellen und eine Auswahl der in der Inklusionsmembran lokalisierten Typ-3 sekretierten Ctr-Effektoren in vivo mit Einzelzellauflösung funktionell untersuchen. Dieses Projekt wird es uns ermöglichen, (i) eine umfassende Kartierung der von Ctr in vivo infizierten Wirtszelltypen zu erstellen, (ii) die Rolle der sekretierten Effektoren für das Überleben und die Vermehrung von Ctr in Epithelzellen zu untersuchen und (iii) die Funktion einzelner chlamydialer Effektoren bei der Beeinflussung von Wirtsabwehrmechanismen zu ermitteln, die die Entwicklung und Vermehrung dieser pathogenen Bakterien in vivo beeinträchtigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. Roi Avraham