microRNA-regulierte Prozesse in Keratinozyten nach Exposition mit S-Lost: Modulation durch Mimics und Anti-miRs

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Ries
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424562951

Senfgas (S-Lost) ist ein hoch toxischer Kampfstoff, der in vielen Krisenregionen eine kontinuierliche Bedrohung darstellt, insbesondere auch durch terroristische Gruppierungen. Bei Exposition der Haut mit S-Lost kommt es zu ausgeprägten Gewebeschäden und Wundheilungsdefiziten, die eine lang andauernde Hospitalisierung der Patienten erfordern. Die diesen Defekten zugrunde liegenden molekularen und zellulären Pathomechanismen sind kaum erforscht, so dass bis dato keine pharmakologische Therapie S-Lost-bedingter Wundheilungsstörungen zur Verfügung steht. Die Resultate unserer jüngsten Studien an Hautzellen erbrachten den Nachweis, dass es nach Exposition von Keratinozyten mit S-Lost zu Veränderungen bei der Bildung von microRNAs (miRNAs) und davon regulierter Signalwege kommt, die wichtige Zellfunktionen einschränken. miRNAs sind kurze RNA-Moleküle, die in allen Zelltypen vorkommen, durch spezifische Bindung an mRNAs die Translation blockieren und so an der Regulation zentraler biologischer Prozesse beteiligt sind. Ziel unseres Vorhabens ist es, S-Lost-bedingte Expressionsänderungen bei wundheilungsrelevanten miRNAs in Keratinozyten zu identifizieren, um fehlregulierte Zellfunktionen durch die Verwendung von synthetischen miRNAs (Mimics) oder miRNA-Inhibitoren (Anti-miRs) wiederstellen zu können. Im ersten Teil des Vorhabens soll in primären humanen Keratinozyten unter Einsatz der Next-Generation-Sequencing-Technologie eine vollständige Signatur S-Lost-abhängig regulierter miRNAs und mRNAs erstellt werden. Dafür werden miRNA- wie auch mRNA-Bibliotheken aus den Zellen gewonnen und einer RNA-Sequenzierung (RNA-Seq) unterzogen. Durch geeignete Computersoftware und Online-Datenbanken erfolgt dann eine Identifizierung der durch S-Lost regulierten miRNAs sowie deren potentieller Ziel-mRNAs und möglicherweise beteiligter, regulatorischer Netzwerke. Eine daraus abgeleitete Auswahl vielversprechendster miRNAs und Ziel-mRNAs werden dann durch Genexpressionanalysen experimentell verifiziert. Im zweiten Teil des Vorhabens wird dann die Bedeutung dieser miRNAs für wundheilungsrelevante Signalwege sowie für Wachstum, Migration und Differenzierung der Zellen unter Verwendung synthetischer miRNAs (Mimics) und miRNA-Inhibitoren (Anti-miRs) untersucht. Schließlich ist im dritten Teil des Projektes vorgesehen, die zuvor in Zellkultur beobachtete, antagonisierende Wirkung ausgewählter Mimics oder Anti-miRs auf S-Lost-bedingte Zelldefekte in einem komplexen, dreidimensionalen Modell der Epidermis zu validieren. Unsere Studien ermöglichen erstmals die Erstellung einer umfassenden Liste an miRNAs und mRNAs, die in Keratinozyten nach Exposition mit S-Lost reguliert werden. Dies erlaubt die Entdeckung und Validierung neuer molekularer Pathomechanismen, und ermöglicht experimentelle Studien zur Klärung der Frage, ob Mimics oder Anti-miRs prinzipiell als topisch anwendbare Wirkstoffe für die Therapie S-Lost-bedingter Wundheilungsstörungen in der Haut geeignet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen