Therapie der Osteopetrose durch allelspezifische Genom-Editierung (OsteoEdit)

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Kornak
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544593911

Die Osteopetrose (Marmorknochenkrankheit) kann durch eine Vielzahl von Komplikationen (Frakturen, Knochenmarkinsuffizienz, Immunschwäche, Schädigung von Hirnnerven, etc.) zu einer erheblichen Krankheitslast führen. Während bei der meist letalen autosomal rezessiven Osteopetrose die heterologe hämatopoetische Stammzelltransplantation zur Anwendung kommt, gibt es für die zehnmal häufigere autosomal dominante Osteopetrose Typ 2 (ADO2) derzeit keine Therapieoption. Beide Formen der Osteopetrose beruhen auf Mutationen im Gen CLCN7. Der von diesem Gen gebildete Chlorid/Protonen-Austauscher ClC-7 spielt eine wichtige Rolle bei der Knochenresorption durch multinukleäre Osteoklasten, die aus der Fusion monozytärer Vorläuferzellen entstehen. Ziel dieses Projekts ist die Erprobung einer allelspezifischen Genom-Editierung durch CRISPR/Cas9 zur Inaktivierung von dominanten CLCN7-Mutationen. Das Verfahren wird sowohl in primären CD14-positiven Monozyten als auch in iPS-Zellen mit der häufigen Mutation G215R angewendet, die dann mittels eines etablierten Protokolls in Osteoklasten differenziert und funktionell analysiert werden. Zur Bestimmung des minimal nötigen Anteils editierter Zellkerne für eine normale Aktivität der Osteoklasten werden unterschiedliche Verhältnisse Genom-editierter und nicht editierter G215R-Monozyten kultiviert. Mittels eines in die iPS-Zellen eingebrachten Transgens zur Fluoreszenzmarkierung von Zellkernen wird unter verschiedenen Bedingungen die Fusion von monozytären Vorläufern mit residenten Osteoklasten im Live Cell Imaging verfolgt, um die Möglichkeit einer Therapie durch die Gabe editierter Monozyten zu modellieren. Als generische Alternative zur mutationsspezifischen Editierung wird ebenfalls die Inaktivierung eines beliebigen Mutations-tragenden CLCN7 Allels durch Nutzung eines der häufigen Polymorphismen in diesem Gen als Ziel für das Cas9-Enzym. Durch diese verschiedenen in vitro Experimente kann die Strategie der geplanten Gentherapie konkretisiert und die Basis für weitere Schritte Richtung einer möglichen klinischen Anwendung gelegt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen