Untersuchung der pathogenen Mechanismen, die dem SPINK1 p.N34S Pankreatitis Risiko-Haplotyp zugrunde liegen

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Witt
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 346764549

Die chronische Pankreatitis (CP) ist eine entzündliche Erkrankung der Bauchspeicheldrüse, die durch Schmerzen, Maldigestion und Diabetes mellitus charakterisiert ist. Im Kindes- und Jugendalter sind Gendefekte die häufigste Ursache für eine CP. Bisher konnten sieben krankheitsassoziierte Gene identifiziert werden. Defekte in diesen Genen führen entweder zu einer autosomal dominant vererbten Pankreatitis (sog. Hereditäre Pankreatitis) oder disponieren zu der häufigeren sog. idiopathischen chronischen Pankreatitis (ICP).Der Trypsin-Inhibitor SPINK1 ist mit Abstand der bedeutendste genetische Risikofaktor für die ICP wie auch für die sog. tropische CP (TCP) und ist zudem in der Pathogenese der alkoholischen CP von Bedeutung. 20% bis 50% der Patienten mit ICP bzw. TCP tragen eine SPINK1-Mutation. Bei 80% der Patienten mit einer SPINK1-Mutation findet sich eine Aminosäureaustausch im Codon 34, p.N34S.Der zugrundeliegende Pathomechanismus dieser p.N34S-Mutation ist bislang vollkommen unklar: in vitro-Studien fanden für p.N34S weder erniedrigte Proteinspiegel noch eine verminderte Sekretion, Trypsin-Inhibition oder ein aberrantes Spleißen.PaCa44-Zellen, die heterozygot für p.N34S sind, zeigen allerdings deutlich erniedrigte SPINK1-mRNA-Spiegel für das mutierte Allel im Vergleich zum Wildtyp-Allel. Dieser Befund legt eine gestörte Genexpression als Pathomechanismus nahe.p.N34S ist Teil eines komplexen Haplotyps: Insgesamt 26 nichtkodierende Varianten befinden sich in starker Kopplung mit dieser Mutation. Mittels bioinformatischer Methoden, epigenomischer Marker, die in Datenbanken öffentlich zugänglich sind, sowie mittels populationsgenetischer Daten konnten wir die Zahl der möglichen regulatorischen Varianten, die für die gestörte Genexpression verantwortlich sein können, von 26 auf 2 einengen. Für die beiden Varianten fanden wir eine Konservierung von TFBS-Modulen, epigenomischer Marker regulatorischer Regionen, eine hohe Koppelung mit p.N34S in europäischen wie auch indischen Patienten, eine allelspezifische transkriptionelle Aktivität sowie eine veränderte DNA-Protein-Bindung im EMSA.Wir gehen davon aus, daß eine Variante oder beide dieser Varianten in hoher Kopplung mit der kodierenden, aber nicht funktionellen p.N34S-Variante, die Affinität eines Transkriptionsfaktors bzw. Co-Faktors verändert und dadurch zu einer verminderten Transkription führt. Mittels hocheffizienter Proteom-Analytik und moderner molekularbiologischer Methoden wie z.B. CRISPR/Cas9-Genomeditierung verschiedener Zellinien und Pankreas-Organoiden wollen wir die allelspezifischen Bindungsfaktoren und den zugrundeliegenden Pathomechanismus ermitteln.Die Entschlüsselung des genauen Mechanismus, durch den p.N34S zu einer Pankreatitis disponiert, wird unser Verständnis der Pathophysiologie der CP entscheidend beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Helmut Laumen