AHR-SASP: Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor-Liganden als klinisch zugängliche Biomarker für zelluläre Seneszenz und Modulatoren des Seneszenz-assoziierten sekretorischen Phänotyps

• Antragstellerin: Dr. Anne Großkopf
• Fachliche Zuordnung: Gerontobiologie und Geriatrie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570620404

Die Lebenserwartung steigt weltweit, aber die gesunde Lebensspanne hält mit dieser Entwicklung jedoch nicht Schritt. Dadurch verlängert sich die Phase altersassoziierter Erkrankungen. Gesundes Altern wird damit zu einer zentralen medizinischen Herausforderung. Zelluläre Seneszenz und chronische Entzündung gelten als Kennzeichen des Alterns. Seneszente Zellen sezernieren proinflammatorische Moleküle, die als seneszenz-assoziierter sekretorischer Phänotyp (SASP) bezeichnet werden. SASP-Proteine gelten als vielversprechende Biomarker der Seneszenz, doch ihre Detektion ist jedoch durch verschiedene Einschränkungen und hohe Kosten limitiert. Metaboliten hingegen sind leichter zu quantifizieren und reagieren empfindlicher auf Interventionen. Neuere Studien zeigen, dass Liganden des Aryl-Hydrocarbon-Rezeptors (AHR), insbesondere Tryptophanmetabolite, wichtige Prädiktoren des biologischen Alters sind. Vorarbeiten zeigen, dass sowohl Brotrindenextrakt als auch AHR-Liganden den AHR in Zelllinien spezifisch aktivieren. Funktionelle AHR-Knockouts in den Zelllinien A549 und EA.hy 926 wurden mittels CRISPR/Cas9 erzeugt. Methoden zur Induktion stress-induzierter Seneszenz, zum Nachweis von β-Galactosidase und zur Analyse von Seneszenzmarkern und SASP-Faktoren mittels qRT-PCR stehen bereits zur Verfügung. Zusätzlich wurden 13 SASP-Faktoren in Serumproben der CARLA-Kohorte bestimmt und für die Einteilung in eine SASP-hoch und eine SASP-niedrig-Gruppe verwendet. Ziel dieses einjährigen Projektes ist es, die physiologische Relevanz des AHR und seiner Liganden im Zusammenhang mit zellulärer Seneszenz und dem SASP zu untersuchen und ihr Potenzial als klinisch zugängliche Biomarker zu evaluieren. Zuerst soll der Einfluss der AHR-Expression und der ligandenabhängigen AHR-Aktivierung auf die Seneszenzinduktion und die Modulation des SASP in der Endothelzelllinie EA.hy 926 untersucht werden. Dazu werden etablierte AHR-Knockout- und Kontrollklone verwendet und Seneszenz induziert. Anschließend erfolgt die Analyse von Zellzyklus-Inhibitoren, β Galactosidase-Aktivität, der Erosion der Kernhülle sowie der Expression von SASP-Faktoren. Ausgewählte Tryptophanmetabolite und Umwelttoxine werden als AHR-Agonisten eingesetzt. Zweitens wird das AHR-Aktivierungspotential von ~500 CARLA-Serumproben mit vordefinierter SASP-Klassifikation mit HepG2-Luciferase-Reporterzellen bestimmt. Dies wird die Interaktion zirkulierender Liganden mit der Aktivierung inflammatorischer Signalwege und deren Korrelation mit dem SASP-Status aufdecken. Drittens werden 15 AHR-(Pro)Liganden 100 ausgewählten Serumproben mittels LC-MS/MS quantifiziert. Diese Daten werden mit den Ergebnissen der Reporterzell-Assays und den zuvor gemessenen SASP-Proteinen korreliert. Zusammenfassend wird dieses Projekt dazu beitragen, zu klären, wie AHR und seine Liganden die Seneszenz und den SASP beeinflussen und ob diese Metaboliten als Regulatoren und Biomarker der Seneszenz geeignet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen