Affen in der Petrischale: Standardisierung von iPS-Zellen von Primaten zur Erforschung der Evolution von Pluripotenznetzwerken

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Enard; Privatdozentin Dr. Ines Hellmann
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573973867

Eine evolutionäre Perspektive ist grundlegend für das Verständnis biologischer Prozesse – und der Mensch bildet dabei keine Ausnahme. Vergleichende Ansätze liefern einzigartige Informationen um Funktionen und Fehlfunktionen des Genoms zu verstehen. In diesem Zusammenhang sind Primaten als unsere nächsten Verwandten von besonderer Bedeutung. Der experimentelle Zugang zu molekularen und zellulären Phänotypen nicht-menschlicher Primaten (NHPs) ist jedoch aus ethischen und praktischen Gründen stark eingeschränkt. Hier schlagen wir vor, diese Lücke zunächst am Beispiel des Javaneraffen (Macaca fascicularis) zu schließen. Diese Art ist ein etabliertes Primatenmodell für die frühe Entwicklung und besitzt als Altweltaffe (Old World Monkey, OWM) eine evolutionsbiologisch günstige phylogenetische Distanz für vergleichende Studien zur Genregulation. Wir werden Bedingungen für die Generierung und Kultivierung vergleichbarer iPSC-Linien optimieren und die neu entwickelten ISSCR-Standards für humane iPSCs an NHPs anpassen. Dafür setzen wir auf effiziente RNA-seq-basierte Assays und entwickeln sowie implementieren eine benutzerfreundliche bioinformatische Analysepipeline. Als Machbarkeitsnachweis werden wir unseren Ansatz auf eine weitere OWM-Art (Macaca sylvanus) sowie auf eine Neuweltaffenart (Saimiri boliviensis) ausweiten, die zudem als Außengruppe in unseren evolutionären Analysen dienen wird. Darüber hinaus werden wir das erste große Panel vergleichbarer iPSC-Linien von Mensch und NHPs etablieren. Dieses wird es ermöglichen, die Evolution pluripotenzassoziierter regulatorischer Netzwerke in Primaten mithilfe von RNA-seq- und ATAC-seq-Daten zu untersuchen. Dies ist besonders relevant, da sich in den letzten Jahren gezeigt hat, dass diese Netzwerke – trotz der funktionellen Erhaltung der Pluripotenz – im Verlauf der Evolution stark umstrukturiert werden. Unser umfangreicher Datensatz wird neuartige Einblicke in die Logik dieser Umstrukturierung und damit in die Evolution und Funktion genregulatorischer Netzwerke in pluripotenten Stammzellen liefern. Zusammenfassend, durch die Entwicklung einer standardisierten, effizienten Pipeline zur Charakterisierung von NHP-iPSCs gemäß etablierter Standards und durch die Bereitstellung des größten Panels von passenden NHP und humanen iPSCs, wird unser Projekt vergleichende genomische Ansätze auf Basis von NHP-iPSCs maßgeblich voranbringen. Darüber hinaus ermöglicht der entstehende umfassende Omics-Datensatz fundierte Aussagen zur Evolution genregulatorischer Netzwerke, die in iPSCs aktiv sind, und bietet einzigartige Einblicke in die Funktionsweise von Pluripotenznetzwerken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen