ATACing Schmerz – Untersuchung des Gen regulatorischen Netzwerks in den dorsalen Wurzelganglien der Maus als Strategie zur Linderung von chronischen Schmerzen

• Antragstellerin: Dr. Doris Krauter
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544943340

Schmerz entsteht aus der Aktivierung molekular einzigartiger sensorischer Zelltypen, die sich im Dorsalwurzelganglion (DRG) aus verschiedenen neuronalen und glialen Zellen zusammensetzen. Unter normalen Umständen fungiert Schmerz als Schutzmechanismus. Jedoch können schmerzhafte Reize unter pathologischen Bedingungen stärkere Schmerzen verursachen und selbst nicht schmerzhafte Reize können unangenehm sein. Um die Mechanismen chronischer Schmerzes zu verstehen, müssen die ursächlichen molekularen Störungen in den schmerzverursachenden Zelltypen identifiziert werden. In dem hier vorgeschlagenen Projekt werde ich DRGs der Maus mittels Multiome Sequenzierung auf Einzelzellebene analysieren. Dabei wird Einzelzell-RNA-Sequenzierung zur molekularen Kategorisierung sensorischer Zellen kombiniert mit Einzelzell-ATAC-Sequenzierung zur Analyse offener Chromatinregionen, die es erlaubt Enhancer und die zugehörigen Gen regulatorischen Netzwerke zu identifizieren. Ich werde die Genexpression und die Chromatintopologie in der naiven Maus mit Mausmodellen chronischer Schmerzen vergleichen, um Enhancer-Elemente zu finden, die für chronische Schmerzen verantwortlich sind. Mein Ziel ist es, die entdeckten zelltyp- und krankheitsspezifischen DNA-Regulationselemente zu nutzen, um die Aktivität in den schmerzverursachenden Zelltypen in vivo auszuschalten. Zu diesem Zweck werde ich schmerzspezifische Enhancer-Konstrukte designen, die mit Hilfe von Adeno-assoziierten Viren und Lipid-Nanopartikeln in die sensorischen Zelltypen der Maus in vivo eingebracht werden. Die Konstrukte werden die Expression eines optogenetischen Werkzeugs antreiben, das mit einem fluoreszierenden Protein fusioniert ist, um zum einen die Validierung der Transduktion zu ermöglichen und zum anderen spezifisch die Schmerz verursachenden Neurone mittels Licht stimulation zu inhibieren. Dies wird mittels sensorischer Tests in der Maus validiert. Technologien zur Identifizierung von offenem Chromatin auf Einzelzellebene, bioinformatische Methoden um Zelltyp-spezifische Enhancer-Elemente zu analysieren sowie die Nutzung von Lipidnanopartikeln sind gerade erst entwickelt worden und erlauben innovative neue Erkenntnisse, die vorher nicht möglich gewesen wären. Das Ziel des Projekts ist es, die zellulären und molekularen Grundlagen von chronischen Schmerzen besser zu verstehen und neue Therapien zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeber: Professor Dr. Patrik Ernfors