Signale und Signalwege zur transkriptionellen (De-)Regulation von Extrazelluläre-Matrix-Protein 1 in hepatischen Sternzellen und Mechanismus seines matrisomalen Abbaus während der Leberfibrose

• Antragsteller: Professor Steven Dooley, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Pathologie ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445166284

ECM1 schützt die Aktivierung von LTGF-β1 und zeigt eine negative Korrelation mit Leberfibrose, einer Erkrankung, die hauptsächlich durch aktivierte hepatische Sternzellen (HSCs) vorangetrieben wird. Neuere Daten zur Expressionsprofilierung von HSC-Populationen haben gezeigt, dass ECM1 in ruhenden HSCs reichlich vorhanden ist und während der Aktivierung herunterreguliert wird. Dies erklärt auch unsere Ergebnisse, dass die hepatocyten-spezifische Depletion von ECM1 nicht denselben schweren Leberphänotyp zeigt wie das vollständige Knock-out, was darauf hindeutet, dass ECM1 aus HSCs kompensieren könnte. Die Herunterregulierung von ECM1 während der HSC-Aktivierung weist auf eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der HSC-Quieszenz hin. Im Rahmen eines Projekts wollen wir nun herausfinden: 1. Den Regulationsmechanismus der ECM1-Expression und die Signale für seine Herunterregulierung in HSCs. 2. Wir stellen die Hypothese auf, dass es einen Mechanismus gibt, der zu einem frühen Abbau des vorhandenen ECM1-Proteins innerhalb der extrazellulären Matrix der gesunden Leber führt, welcher früh nach einer Schädigung initiiert wird. Kandidaten für einen solchen Mechanismus sind beispielsweise Proteasen, die von HSCs in frühen Aktivierungsstadien produziert werden, z. B. parallel zur Produktion der Proteasen, die die Aktivierung von LTGF-β induzieren. 3. Um unser Wissen über ECM1 klinisch zu übersetzen, wollen wir eine experimentelle Therapie entwickeln, die auf einer hepatocyten-spezifischen ECM1-mRNA-Übertragung basiert, um fibrotische Erkrankungen in präklinischen Modellen zu behandeln. Falls erfolgreich, soll diese Therapie in einer klinischen Studie getestet werden. Um unsere Hypothesen zu untermauern, möchten wir die folgenden Ziele untersuchen: 1. Mechanistische Details der ECM1-Expressionsregulation in HSCs: a) Erforschung der Signalwege, die die ECM1-Expression in ruhenden HSCs aufrechterhalten; b) Untersuchung der Signalwege, die die ECM1-Transkription während der HSC-Aktivierung hemmen; c) Bestätigung der Ergebnisse in relevanten klinischen Daten, um die klinische Relevanz zu etablieren. 2. Mechanismus des ECM1-Abbaus in frühen Stadien der Leberfibrose: a) Identifizierung von Proteasen, die den ECM1-Abbau vermitteln; b) Lokalisierung der Spaltstellen im ECM1-Protein, die von den Proteasen erkannt werden, sowie Identifikation der entstehenden Fragmente; c) Bewertung des inhibitorischen/phenokopierenden Potenzials eines Peptidfragments, das die Spaltstelle für TGF-β-Signale, HSC-Aktivierung und Fibrogenese abdeckt; d) Untersuchung der ECM1-Spaltprodukte als diagnostische Marker für frühe Stadien der Leberfibrose.3. Entwicklung einer klinisch nutzbaren, ECM1-basierten antifibrotischen Therapie: a) Einsatz von lipidnanopartikel-basierter ECM1-mRNA-Übertragung; b) Alternativ die Kodierung des identifizierten Fragments, das die ECM1-Protease-Spaltstelle abdeckt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen