CO 1692/1-1 AO632441 "Modellierung der D

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319089048

Die hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSCT) stellt die einzige kurative Option für viele lebensbedrohliche Erkrankungen des Blutsystems dar. Allerdings ist die HSCT mit potentiell schwersten Nebenwirkungen verbunden und führt je nach Grundkrankheit nur bei einem Teil der Patienten zu einer Heilung. Neben der durch Spenderimmunzellen vermittelten graft-versus-host-disease stellen vor allem Infektionen und Blutungen oft lebensbedrohliche Komplikationen der HSCT dar. Diese Risiken beruhen auf der Aplasiephase und der langsamen Regeneration des Blutsystems, die sich der für die HSCT notwendigen Konditionierung durch Chemo- und/oder Radiotherapie anschließen. Eine Verkürzung der Aplasiephase und eine Beschleunigung der Regeneration sind somit essentiell für die Verringerung der HSCT-assoziierten Morbidität und Mortalität.Das vorliegende Projekt folgt der Hypothese, dass die klonale Komposition eines Transplantates aus hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen von entscheidender Bedeutung für die Regeneration ist. Um diese Frage im Detail zu untersuchen, wollen wir den Beitrag verschiedener Stamm- und Vorläuferpopulationen während der frühen Phase der Rekonstitution nach HSCT im Kontext unterschiedlicher, klinisch relevanter Stammzellquellen und Konditionierungsschemata untersuchen. Dazu werden wir eine von uns etablierte hochauflösenden Zellmarkierungsmethode, genetische Barcodes, einsetzen. In gemeinsamen projektspezifischen Vorarbeiten haben wir neue, integrierte Barcodes (iBC) sowie eine bioinformatische Analysepipeline entwickelt, die eine hochsensitive Analyse auf klonaler Ebene erlauben. Zum Transfer der Barcodes können wir zudem auf unsere DFG-geförderten Vorarbeiten zur Entwicklung retroviraler Vektoren mit minimalem mutagenen Potential aufbauen. Die im murinen HSCT-Modell über next-generation sequencing und bioinformatische Analysen erhobenen Daten zur klonalen Rekonstitution der Hämatopoese sollen benutzt werden, um bestehende mathematische Regenerationsmodelle zu verfeinern. In einem zweiten Projektteil soll das Prinzip der permanenten Zellmarkierung von der Nutzung retroviraler Vektoren emanzipiert und dadurch weiter optimiert werden. Dazu sollen die genetischen Barcodes zur Einzelzellmarkierung mithilfe des genome editings auf Basis der CRISPR/Cas9-Technologie in einen sogenannten sicheren Hafen im Genom gelenkt werden. Durch diesen Ansatz soll in zukünftigen Studien eine absolut neutrale Einzelzellmarkierung per Barcoding möglich gemacht werden.