Nationale Förderung

Koordinierungszentrum für die Verbünde für seltene Erkrankungen

Netzwerk  für Autoinflammatorische Syndrome bei Kindern und Jugendlichen (AID-NET)

Netzwerk Neurofibromatosis (NF1)

Netzwerk für Ichthyosen und verwandte Verhornungsstörungen (NIRK)

Netzwerk für Primäre Immundefekte (PID-NET)

Netzwerk Muskeldystrophien (MD-NET)

Netzwerk für Imprintingerkrankungen: Klinisches Spektrum und pathogenetische Mechanismen

Netzwerk Skelettdysplasien (SKELNET)

Translationales Sarkom-Netzwerk (TranSaRNet)

Netzwerk für Mitochondriale Erkrankungen (mitoNET)

Deutsches Netzwerk für diffus parenchymatöse Lungenerkrankungen (GOLD.net)

Netzwerk zellbasierte Verfahren für seltene Lungenerkrankungen (CARPuD)

Netzwerk für Erbliche Netzhauterkrankungen (HOPE)

Netzwerk Angeborene Störungen der Blutbildung

Netzwerk Leukodystrophie (Leukonet)

Netzwerk Epidermolysis bullosa (EB-Netz)

Netzwerk zur systematischen Untersuchung der molekularen Ursachen und klinischen und psychosozialen Auswirkungen bei congenitalen Uro-rektalen Malformationen (CURE-Net)

2. Ziele des Förderschwerpunktes

"Nach der in Europa gültigen Definition ist eine Erkrankung "selten", wenn sie weniger als einen von 2.000 Menschen betrifft. Zusammengenommen sind sie allerdings kein seltenes Phänomen, in Deutschland leiden rund vier Millionen Menschen an einer solchen Erkrankung, von denen es mehr als 6000 gibt. Häufig handelt es sich um schwere Krankheiten, die eine aufwändige Behandlung und Betreuung erfordern, die für die Betroffenen und ihre Familien mit hoher Belastung verbunden sind und die z. T. schon im Kindes- oder Jugendalter mit dem Tod enden."

"Seltene Erkrankungen" sind eine heterogene Gruppierung. Sie können sich in nahezu allen Organen manifestieren, und sie haben vielfach eine systemische Ausprägung, d. h. sie betreffen mehrere Organe gleichzeitig. Unabhängig ihrer Heterogenität ergibt sich aber aus der Seltenheit der einzelnen Krankheiten eine Reihe von gemeinsamen strukturellen Problemen in der Patientenversorgung und in der Forschung.

In der Versorgung bestehen Defizite bei der Diagnostik und der Therapie. Patienten werden oft nicht adäquat versorgt, weil die korrekte Diagnose nicht oder zu spät gestellt wird. Erkrankungen betreffen häufig mehrere Organsysteme, so dass interdisziplinäre Therapieansätze erforderlich sind, die nur wenige spezialisierte Zentren leisten können. Eine wirksame kausale Therapie steht meist nicht zur Verfügung und kann auch erst erarbeitet werden, wenn die Krankheitsursachen geklärt sind; dies ist jedoch nur für eine Minderzahl der seltenen Erkrankungen der Fall. Je seltener die Erkrankung, desto schwieriger sind die Voraussetzungen für eine systematische Forschung zu erfüllen.

Die Verzahnung von Grundlagenforschung mit klinischer Forschung ist daher besonders bei den seltenen Erkrankungen vordringlich.

3. Stand der Fördermaßnahme:

Das BMBF fördert seit 2003 die Etablierung von krankheitsspezifischen Netzwerken. Ziel ist die Zusammenführung der nationalen Kapazitäten in Forschung und Versorgung, um die Voraussetzungen für eine spezifische Diagnose, eine systematische Forschung, einen optimalen Informationstransfer und eine kompetente Patientenversorgung zu schaffen. In einer ersten Förderrunde wurden 10 Netzwerke mit insgesamt 31 Mio. € für fünf Jahre gefördert.

Die Erfahrungen mit dieser ersten Förderrunde haben gezeigt, dass in Deutschland ein großes Potenzial für die Erforschung von seltenen Erkrankungen existiert. Daher wurde im Oktober 2007 ein neuer Förderschwerpunkt eingerichtet. Dieser Schwerpunkt ist deutlich größer als sein Vorgänger, denn zusätzlich zu einer Verlängerung der möglichen Förderperiode (max. 3 x 3 Jahre für neue Verbünde) wurden die Fördermittel substantiell erhöht. Insgesamt sind hier 7,5 Mio. € pro Jahr vorgesehen, d. h. 70 Mio. € in neun Jahren. Seit Ende 2008 werden 16 Verbünde zu seltenen Erkrankungen gefördert, darunter sechs der bereits bestehenden Netzwerke.

a) Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

(Sortierung innerhalb der Verbünde nach Förderkennzeichen)

Methodisches Koordinationszentrum Seltener Erkrankungen

Koordinierungszentrum für die Verbünde für seltene Erkrankungen

Netzwerk für Autoinflammatorische Syndrome bei Kindern und Jugendlichen (AID-NET)

Angeborene Fiebersyndrome sind durch wiederkehrende Episoden von Fieber und Entzündung charakterisiert. Das Familiäre Mittelmeerfieber (FMF) ist eine autosomal, rezessiv vererbte Erkrankung, die durch Mutationen im MEFV-Gen verursacht wird. Andere angeborene autoinflammatorische Erkrankungen sind assoziiert mit Defekten im NALP-3-inflammasom und führen zu einer unkontrollierten Prozessierung von Interleukin-1 beta (IL-1ß), wie das Chronisch Infantile, Neurologische, Kutane und Artikuläre Syndrom (CINCA) und das Muckle-Wells-Syndrom (MWS). Eine andere autoinflammatorische Erkrankung ohne bislang geklärten, genetischen Hintergrund ist die Systemische Juvenile Idiopathische Arthritis (SoJIA). Auch in den angeborenen Erkrankungen ist die Genotyp-Phänotyp-Korrelation eher schwach, was auf die Beteiligung weiterer Faktoren hinweist. Besonders IL-1und die phagozyten-spezifischen S100-Proteine (S100A8, S100A9 und S100A12) sind eng mit der Erkrankungsaktivität dieser Erkrankungen verbunden und werden über einen so genannten alternativen Sekretionsmechanismus freigesetzt. Ein Kontrollverlust dieses Sekretionsmechanismus scheint demnach in diesen Erkrankungen von Bedeutung zu sein. Hieraus ergeben sich bereits viel versprechende Behandlungsstrategien wie die spezifische Blockierung von IL-1. Das Ziel dieses Konsortiums ist die Aufklärung der Pathophysiologie von autoinflammatorischen Syndromen. Die Projekte der Grundlagenforschung fokussieren sich auf die Sekretionsmechanismen und neuen Effektorfunktionen des angeborenen Immunsystems und sollen mit einem translationalen Ansatz kombiniert werden, um genetische und serologische Marker für diese Krankheitsgruppe zu identifizieren. Letztendlich sollen neue therapeutische Zielmoleküle identifiziert werden, um unerwünschte Entzündungsreaktionen modulieren zu können.

Koordinator:
Prof. Dr. Johannes Roth
Institut für Immunologie
Universität Münster
Röntgenstr. 21
48149 Münster
Tel.: 0251 83-56577
Fax: 0251 83-56549
E-Mail: rothj@uni-muenster.de
Internet: http://campus.uni-muenster.de/fileadmin/einrichtung/immunologie/AID-Net.htm

Teilprojekt Garmisch-Partenkirchen (TP 8a)

Innerhalb diese Teilprojektes soll eine Biobank (BMB) für genetische Materialien als Basis für die Analyse von Kandidatengenen bei der systemischen juvenilen idiopathischen Arthritis (SoJIA) aufgebaut werden. Die Biobank beinhaltet sowohl DNA- als auch RNA-Proben, wobei letztere im longitudinalen Verlauf sowohl bei Patienten mit SoJIA als auch mit HPFS (siehe Teilprojekt 8b) gewonnen werden um Genotyp-Phänotyp-Korrelationsanalysen durchzuführen. Die SoJIA ist eine seltene Erkrankungen des Kindes- und Jugendalters. Um eine hinreichend große Probenanzahl als Basis für genetische Studien generieren zu können, ist deshalb ein nationales multizentrisches Projekt unerlässlich. Es besteht bereits eine substantielle Biobank zur SoJIA mit ca. 100 DNA-Proben. Diese und darüber hinaus existierende Biobanken sollen vernetzt werden. Die enge Zusammenarbeit innerhalb des AID-Net insbesondere mit dem Teilprojekt 7, Universität Münster, wird es gestatten, jährlich ca. 50 Patienten mit SoJIA zu rekrutieren. Die intensive Kooperation mit internationalen Konsortien soll ausgebaut werden, um durch transnationale genomische Untersuchungen möglichst große Populationen untersuchen zu können.

Teilprojekt München (TP 8b)

Im diesem Teilprojket soll eine Biobank (BMB) für genetische Materialien von Patienten mit einer hereditären autoinflammatorischen Erkrankung / einem Periodischen Fieber-Syndrom (HPFS) aufgebaut werden, die als Basis für die Analyse weiterer Kandidatengene dienen soll. HPFS sind seltene Erkrankungen, die zumeist bereits im Kindes- und Jugendalter manifest werden. Spätmanifestationen im Erwachsenenalter sind ebenfalls beschrieben. Um eine hinreichend große Probenanzahl als Basis für genetische Studien generieren zu können, ist ein nationales multizentrisches Projekt unerlässlich. Es besteht bereits eine substantielle Biobank zu den genannten Erkrankungen mit zur Zeit ca. 1.000 DNA- und Blutproben. Diese soll mit weiteren Biobanken vernetzt werden. Die enge Zusammenarbeit innerhalb des AID-Net insbesondere mit dem Teilprojekt 7, Universität Münster, wird es gestatten, jährlich weitere ca. 200 Patienten mit einer angeborenen autoinflammatorischen Erkrankung / einem HPFS zu rekrutieren und auf die bereits bekannten sowie mögliche neue genetischen Ursachen hin zu untersuchen. Kooperationen mit anderen nationalen Arbeitsgruppen sollen es ermöglichen, eine möglichst große Zahl betroffener Patienten analysieren zu können. Die Identifizierung weiterer genetischer Krankheitsursachen kann die Diagnostik verbessern und zu einer gezielteren und damit wirkungsvolleren Therapie der betroffenen Patienten führen.

Register für autoinflammatorische Erkrankungen im Kindesalter (TP 6)

Autoinflammatorische Syndrome sind durch rekurrierende, selbstlimitierte Episoden von Fieber und Entzündung charakterisiert. Das Online-Register für AID (Autoinflammatorische Krankheiten) dient der Evaluation genetischer, epidemiologischer und klinischer Charakteristika. Weiterhin werden Therapieansätze und Verlaufsformen zur Optimierung und Ausweitung der verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten von AID sowie die Reduktion von Komplikationen und Toxizität analysiert. Folgende Arbeitsschritte sind geplant: 1. Entwicklung eines standardisierten Systems für Patientencodierung und Datensammlung, Schulung der Zentren; 2. Einschluss von bereits betreuten Patienten und neu diagnostizierten Kindern (Prävalenz und Inzidenz) und Integration von Daten aus den Biobanken; 3. Charakterisierung der Patienten durch Biomarker, Genetik und Klinik; Ermittlung von molekularen und klinischen Markern, die pathophysiologisch relevant sind und Optionen für neue Therapiestrategien eröffnen; 4. Standardisierung der Behandlung durch Therapieleitlinien, Entwicklung von Fall-Kontroll-Studien und randomisierten Projekten; 5. Vernetzung auf internationaler Ebene.

Molekulare Biologie unkonventioneller Sekretionsprozesse (TP 4)

Ziel dieses Teilprojektes ist die Klärung des molekularen Mechanismus der unkonventionellen Sekretion des pro-inflammatorischen und pro-angiogenen Wachstumsfaktors FGF-2. Die Klärung dieses zellulären Prozesses wird die Entwicklung von Hemmstoffen der FGF-2-Sekretion durch Tumor- und Endothelzellen erlauben, die langfristig zu Medikamenten mit anti-inflammatorischer und anti-angiogener Wirkung weiterentwickelt werden können. Das methodische Vorgehen schließt biochemische, biophysikalische und strukturbiologische Techniken ein. Es soll die multimere Struktur eines durch PI(4,5)P2 induzierten FGF-2-Oligomers bestimmt werden. Weiterhin soll geklärt werden, ob dieses Oligomer in Membranen inserieren kann. Hierzu werden biochemische und biophysikalische Ansätze verfolgt, um den molekularen Zustand von membranassoziiertem FGF-2 zu analysieren. Mit den Kollaborationspartnern sind Festkörper-NMR-Studien und Atomic Force Microscopy geplant, um den oligomeren Zustand und die mögliche Membraninsertion von FGF-2 mit atomarer Auflösung klären zu können. Im Rahmen dieser Studien sollen auch die molekulare Grenzfläche zwischen FGF-2 und dem Phosphoinositid PI(4,5)P2 aufgeklärt werden.

Analyse von NF-kappaB mediierten Regulationsmechanismen der Interleukin-1beta Sekretion (TP 3)

Kürzlich konnte eine neue anti-inflammatorische Rolle desTranskriptionsfaktors NF-kB beschrieben werden. Durch die Regulation der Interleukin-1beta (IL-1beta)-Prozessierung über einen caspase 1 abhängigen Mechanismus in Makrophagen und über einen Serinprotease-abhängigen Mechanismus in Neutrophilen kann die IkB-Kinase (IKK) abhängige NF-kB-Aktivierung die IL-1beta-Sekretion modifizieren. Eine pharmakologische oder genetische Inaktivierung dieses Signalweges führt zur massiven Freisetzung von IL-1b. Darüberhinaus induziert eine IKKb-Defizienz eine Neutrophilie, die ohne offensichtliche bakterielle Infektion auftritt. In diesem Vorhaben sollen die zu Grunde liegenden Mechanismen untersucht werden, durch die NF-kB die Aktivität von caspase 1 reguliert und die zur Ausbildung der Leukozytose führen. Da bestimmte hereditäre Fiebersyndrome durch verstärkte IL-1-Prozessierung und eine Erhöhung der Neutrophilen gekennzeichnet sind, soll untersucht werden, ob NF-kB regulierte Mechanismen neue Signalwege erschließen können, die ursächlich an der Genese dieser Fiebersyndrome beteiligt sind und ob NF-kB-Signalwege selber in Patienten verändert sind. Mittels Massenspektrometrie in einem Zellsystem soll der Interaktionspartner von PAI-2, dem NF-kB-Target, das in Makrophagen caspase 1-Aktivität regulieren kann, gefunden werden. In verschiedenen in vivo-Modellen soll untersucht werden, wie es zur Neutrophilie in IKKb-defizienten Tieren kommt. Darüberhinaus soll untersucht werden, ob Patienten mit hereditären Fiebersyndromen defekte NF-kB-Aktivierung aufweisen. Die Ergebnisse sollen das molekulare Verständnis der Pathogenese von hereditären Fiebererkrankungen verbessern und anderen Wissenschaftlern durch Veröffentlichungen zugänglich gemacht werden und damit als Grundlage für neue und verbesserte Therapiestrategien dienen.

Inflammatorische Caspasen (TP 2)

In diesem Teilprojekt sollen Einblicke in die Aktivierung der Caspase-1 als einem Schlüsselmediator für Freisetzung des Entzündungsmediators IL-1ß gewonnen werden. Es wird angestrebt, neue Komponenten von Inflammasomen und posttranslationale Modifikationen zu identifizieren, die die  Aktivität der Caspase-1 regulieren. Schließlich soll untersucht werden, ob Patienten mit autoinflammatorischen Erkrankungen (AID) veränderte Inflammasom-Strukturen aufweisen. Um die Zusammensetzung des Inflammasoms besser zu verstehen, sollen mittels Massenspektrometrie unbekannte Interaktionspartner sowie posttranslationale Modifikationen identifiziert werden. Um die biologische Aktivität von Inflammasomen zu bestimmen, wird mit RNA-Interferenz die Expression einzelner Komponenten der Inflammasomen unterdrückt. Mittels pro-IL-1ß-Spaltungstests kann dann die funktionelle Aktivität der Inflammasomen-Komplexe bestimmt werden. Die Aktivität von Inflammasomen wird durch verschiedene Proteine kontrolliert. Um die Funktion dieser Regulatoren zu untersuchen, soll deren Expression in gesunden Spendern mit AID-Patienten verglichen werden. Ebenso wird die funktionelle Relevanz von bekannten und unbekannten Mutationen in AID-Patienten auf die Inflammasomen-Aktivität untersucht. Im Falle einer Identifizierung von neuen Komponenten des Inflammasoms soll die Eignung dieser Proteine als Ziel für die Wirkstofffindung neuer AID-Therapeutika evaluiert werden. Darauf aufbauend sollen HTS-fähige Screeningsysteme für Inhibitoren entwickelt werden. Zugleich soll analysiert werden, ob sich der Nachweis neuer Mutationen in Komponenten des Inflammasoms für die AID-Diagnostik eignet.

Koordination und Teilprojekte 1, 5 und 7

Autoinflammatorische Syndrome sind durch rekurrierende, selbst-limitierte Episoden von Fieber und Entzündungen charakterisiert. Das familiäre Mittelmeerfieber (FMF) ist eine autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung. Andere vererbte autoinflammatorische Erkrankungen gehen mit Defekten im NALP-3 Inflammasom und unkontrollierter Sekretion von Interleukin-1 beta (IL-1ß) einher, z. B. das CINCA-Syndrom und das Muckle-Wells Syndrom. Eine andere autoinflammatorische Krankheit ohne identifizierten genetischen Hintergrund ist die Systemische Juvenile Idiopathische Arthritis (Still-Syndrom). Diesen Krankheiten ist gemeinsam, dass ein Kontrollverlust über die alternative Sekretion pro-inflammatorischer Mediatoren des angeborenen Immunsystems eine Rolle spielt. Das Arbeitspaket der Universität Münster umfasst die zentrale Netzwerk-Koordination (CoC), zwei Grundlagenprojekte zur alternativen Sekretion und Funktion von S100-Proteinen (TP1) und Annexin A1 (TP5) sowie ein klinisches Modul mit einer Serumbank (TP7), durch das neue serologische Marker für autoinflammatorische Syndrome identifiziert und validiert werden sollen.

Netzwerk Neurofibromatosis (NF1)

Neurofibromatosis Typ 1 (NF1) ist eine erbliche Erkrankung mit einer Inzidenz von 1 : 3.000 und ungefähr 30.000 Betroffenen in Deutschland. NF1 gehört zu den häufigsten genetischen Erkrankungen und führt zu erheblichen Beeinträchtigungen von Gesundheit und Lebensqualität. Das Problem bei der Behandlung von NF1 ist seine vielfältige klinische Manifestation, mit der Notwendigkeit therapeutischer Behandlung von Tumoren, Knochenläsionen und neuropsychologischen Defiziten. Die molekulare Grundlage der Knochenläsionen in NF1-Patienten ist nicht bekannt. Zur Behandlung der malignen peripheren Nervenscheidentumore (MPNST) existieren keine effektiven Therapien, was für eine reduzierte Lebenserwartung der Patienten verantwortlich ist. Tumorbedingte Entstellungen sind ein Kennzeichen der NF1-Erkrankung, mit schweren Auswirkungen auf das Selbstbewußtsein der Patienten. Außerdem leiden Patienten an verschiedenen neuropsychologischen Defiziten, die ebenfalls zu einer reduzierten Lebensqualität beitragen.
Dieses Netzwerk beschäftigt sich im Rahmen von prä-klinischen und klinischen Projekten mit den drei Gebieten (Tumoren, Knochenläsionen, neuropsychologische Defizite), die den größten negativen Einfluss auf Gesundheit und soziale Integration von NF1-Patienten haben. Dadurch wird eine Verbesserung der Tumor-Kontrolle angestrebt. Ebenso wird erwartet, dass Fortschritte in der Therapie von NF1-Patienten durch die Substitution mit Neurofibromin erzielt werden. Durch ein verbessertes Verständnis der Störungen im Knochen-Metabolismus soll die Therapie bei Demineralisierungen und Frakturen verbessert werden. Nicht zuletzt soll durch Fortschritte im Verstehen der komplexen psychosozialen Interaktionen von NF1-Patienten bestehende Therapien optimiert und dadurch die soziale Integration der Betroffenen verbessert werden.

Koordinator:
Prof. Dr. Andreas von Deimling
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
Klinische Kooperationseinheit Neuropathologie
Im Neuenheimer Feld 280
69009 Heidelberg
Tel.: 06221 56-2604
Fax: 06221 56-4566
E-Mail: andreas.vondeimling@med.uni-heidelberg.de

Untersuchung des therapeutischen Potenzials von rekombinanten Neurofibromin - Transduktion, Zellbiologie und Mausmodell (TP 3b) 

Ziel dieses Teilprojekts ist die Evaluierung des therapeutischen und pharmakologischen Potenzials von rekombinantem Voll-Länge-Neurofibromin. Neurofibromin-Proteine werden in verschiedene Zellen injiziert und die resultierenden Phänotypen analysiert. Hierbei gilt das besondere Augenmerk der Lebensdauer, potenzieller Toxizität sowie der intrazellulären Verteilung des applizierten Proteins. Zur Proteintransduktion werden verschiedene Werkzeuge eingesetzt, einschließlich Peptid-Fusionen sowie Verpackung in Gold-Nanopartikel. Transduktionsprotokolle werden in vivo in von Neurofibromen oder MPNS-Tumoren abgeleiteten Zellen getestet.

Analyse von PD98059 als potenzielles Therapeutikum für die Behandlung von NF1-assoziierter Pseudoarthrose im Mausmodell (TP 4)

Ziele dieses Teilprojekts sind es, die Funktion von NF1 bei der Knochenheilung zu untersuchen und zwei MAP-Kinase-Inhibitoren als Kandidaten für die Behandlung von NF1-assoziierter Pseudoarthrose zu testen. Alle Experimente werden an 10-14 Wochen alten Tieren durchgeführt. Die Heilung wird zu vier verschiedenen Zeitpunkten untersucht (d4, d7, d14, d28, d.h. nach 4, 7, 14 und 28 Tagen). Zu den entsprechenden Zeitpunkten werden die Tiere getötet und die Tibia durch Micro-Computertomographie und histologischer Morphometrie analysiert. Im 1. Jahr wird die Heilung in NF1-k.o.-Mäusen detailliert untersucht, um so den normalen Prozess besser darstellen zu können. Gleichzeitig wird eine Placebo-Gruppe getestet, bei der als Trägersubstanz Polyacrylamid beads (Kügelchen) implantiert werden. Diese beads sollen schließlich benutzt werden, um die Inhibitoren vor Ort einbringen zu können. Im 2. Jahr, nach Etablierung des Modells, werden die MAP-Kinase-Inhibitoren getestet. Hierzu sollen drei verschiedene Konzentrationen zum Einsatz kommen. In den initialen Experimenten wird dann bestimmt, ob die Knochenmenge zugenommen hat und welche Dosierung die geeignetste ist. Im 3. Jahr werden die Mechanismen der besseren Heilung aufgeklärt. Hierzu wird eine Bestimmung der Proliferation und eine situ-Hybridisierung durchgeführt. Sollte sich die Testung der MAP-Kinase-Inhibitoren im Mausmodell als positiv erweisen, so könnten sie im nächsten Schritt an Patienten getestet werden.

Etablierung eines umfassenden psychosozialen Beratungskonzepts für NF1-Patienten (TP 6); Verbesserung der Lebensqualität von NF1-Patienten (TP 7)

Die Ziele dieser beiden Teilprojekte sind: TP 6: Erforschung der Lebensqualität und neuropsychologischer Folgen einer Neurofibromatose (NF1); Erfassung von Belastungen und Bedürfnissen der Patientinnen und Patienten zur Entwicklung eines umfassenden Beratungsprogramms; Erforschung des Zusammenhangs zwischen Lebensqualitätsdaten und neuropsychologischen Parametern. TP 7: Überblick über die Versorgungssituation mittels einer fragebogengestützten Untersuchung von NF1-Betroffenen; Erfassung der Infrastruktur der klinischen Betreuung und der Patientenbehandlung; Identifikation der Patientenwünsche und potenzieller Versorgungslücken. Diese Ziele werden durch folgende Arbeitspakete realisiert: TP 6: Entwicklung bzw. Zusammenstellung eines Fragebogens sowie Zusammenstellung einer neuropsychologischen Testbatterie; Erhebung der Daten von 100 erwachsenen NF1-Patienten zu drei Messzeitpunkten und 50 Kindern und Jugendlichen zu einem der Messzeitpunkte; Durchführung von Fokusgruppen sowie Entwicklung und Testung von Beratungsmodulen; Übergreifende Datenauswertung und Erstellen eines Abschlussberichtes sowie eines Handbuches. TP 7: Erstellung von Informationsbroschüren, Mitgliederzeitung NF-Aktuell, Internet-Plattform; Organisation von nationalen und internationalen Kongressen für Forscher und Ärzte; Durchführung von Informations- und Ausbildungsseminaren für NF1-Betroffene; Unterstützung von Ärzten bei der Einrichtung von NF1-Kliniken und einer multidisziplinären Behandlung in verschiedenen Regionen Deutschlands; Unterstützung von Forschungsprojekten und klinischen Studien und Beteiligung bei den Veranstaltungen und Treffen der 21 Regionalgruppen.

Untersuchung des therapeutischen Potenzials von rekombinantem Neurofibromin - Herstellung und Struktur (TP 3a)

Dieses Teilprojekt evaluiert das therapeutische und pharmakologische Potenzial von rekombinantem Neurofibromin. Begleitend sollen Struktur-Funktionsaspekte untersucht werden, mit Schwerpunkt auf der Strukturbestimmung des Proteins. Herstellung und Reinigung von Neurofibromin sollen optimiert und weitere Varianten zur erleichterten Proteintransduktion in die Produktion einbezogen werden. Neurofibromin-Proteine werden in verschiedene Zellen injiziert und die resultierenden Phänotypen analysiert. Hierbei gilt das besondere Augenmerk der Lebensdauer, potenzieller Toxizität sowie der intrazellulären Verteilung des applizierten Proteins. Zur Proteintransduktion werden verschiedene Werkzeuge eingesetzt, einschließlich Peptid-Fusionen sowie Verpackung in Gold-Nanopartikel. Transduktionsprotokolle werden schließlich in vivo in von Neurofibromen oder MPNST-Tumoren abgeleiteten Zellen getestet. Parallel zu den oben ausgeführten Experimenten wird das rekombinante Protein für strukturelle Studien mittels Elektronenmikroskopie und Kristallographie eingesetzt. Ergebnisse der Proteintransduktionsexperimente sowie der strukturellen Studien werden von fundamentaler Bedeutung für die Neurofibromatose-Forschung sein, aber mit Sicherheit weit in die Grundlagenforschung der intrazellulären Signalübertragung hineinragen. Strukturmodelle und insbesondere eine hochaufgelöste Kristallstruktur lassen Einblicke in regulatorische Merkmale erwarten und erlauben das Studium der bekannten Missensemutationen in NF1-Patienten im dreidimensionalen Kontext.

Apoptose-induzierende und -modulierende Substanzen für die Behandlung maligner peripherer Nervenscheidentumore (MPNST) (TP 2)

Ziel dieses Teilprojektes ist die Verbesserung der nicht-operativen Behandlung von malignen peripheren Nervenscheidentumoren in NF1-Patienten. Hierbei sollen Tumorzellen mit dem "Tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand" (TRAIL) und mit bestimmten pflanzlichen Stoffen (Flavonoiden) zum Absterben (Apoptose) gebracht werden. Folgende spezifischen Arbeitspakete werden in diesem Teilprojekt untersucht: 1) Untersuchung der Proteine, die Apoptose in MPNST-Zellen vermitteln können und Aufklärung der Beziehung von Präsenz dieser Proteine in MPNST mit Überlebenszeit von MPNST-Zellinien, primären Zellkulturen und Patienten mit MPNST. Hierzu werden fünf etablierte MPNST-Zellinien und fünf primäre MPNST-Kulturen analysiert werden. Danach folgt die Untersuchung von nativen MPNST-Operationspräparaten; 2) Herbeiführung von Apoptose durch Behandlung mit TRAIL und Flavonoiden, wobei der Effekt von Einzel- versus Kombinationsbehandlung untersucht wird. Als Flavonoide werden Quercetin, Silibilin und Deguelin eingesetzt und deren wirksame Dosis in MPNST wird ermittelt; 3) Untersuchung des Effekts von Behandlung mit TRAIL und Flavonoiden auf die Präsenz von Apoptose-regulierenden Proteinen in MPNST-Zellkulturen und einem MPNST-Maus-Modell. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Untersuchung des Effekts der optimierten Kombinationsbehandlung auf transplantierten MPNST in immunsupprimierten Mäusen.

Onkolytische Viren und mTOR-Inhibitoren zur Kombinationstherapie von Neurofibromen und malignen peripheren Nervenscheidentumore (MPNST) (TP 1)

Dieses Teilprojekt beinhaltet die Untersuchung der Rolle des Tumorsuppressorgens PTEN sowie die Testung von mTOR-Inhibitoren zur Therapie der Tumoren und das Design einer klinischen Studie. Zur Bekämpfung der teilweise sehr aggressiven Tumoren wird eine multimodale Strategie unter Verwendung onkolytischer Viren in Kombination mit mTOR-Inhibitoren verfolgt. Das Tumorsuppressorgen PTEN steuert die Aktivierung des Akt/mTOR-Signalpfades. In diesem Teilprojekt wird die Frequenz genetischer und epigenetischer Alterationen in PTEN ermittelt werden. Die Sensitivität von MPNST-Zelllinien gegenüber mTOR-Inhibitoren wird mit PTEN-Genstatus und Expression korreliert. Die onkolytischen Viren werden zusätzlich mit Transgenen modifiziert, die einen anti-angiogenetischen und immunstimmulatorischen Effekt vermitteln, und somit die intrinsische anti-Tumor- Wirkung der Viren verstärken. Freie, tumorspezifische DNA in Patientenseren werden auf ihr Potenzial zur Diagnose der malignen Progression geprüft. Die in vitro und in vivo erhobenen Resultate werden die Basis für eine klinische Studie bilden.

Netzwerk für Ichthyosen und verwandte Verhornungsstörungen (NIRK)

Teilprojekt F: Funktionelle Charakterisierung von Mutationen im Chromosom Xp11.23, die ursächlich für das Conradi-Hünermann-Happle-Syndrom sind

Es wird die Hypothese getestet, dass die molekulare Pathologie der ichthyosiformen Hautläsionen beim Conradi-Hünermann-Happle-Syndrom (CDPX2) auf einen Block in der de novo Sterol-Synthese, im Enzym EBP, und durch damit einhergehende Fehlfunktion des intrazellulären Signaltransports zurückzuführen ist. Beide Effekte könnten einzeln oder in Kombination mit der Signalgebung durch Hedgehog-Proteine interferieren. Die Untersuchungen sollen Besonderheiten der mutierten Hautzellen definieren, die zum Verständnis der Ichthyosis beitragen und auf Wege für eine therapeutische Intervention hinweisen. Die Bedeutung von EBP als Enzym wird durch Austausch kritischer Aminosäuren, die bei Patienten mit Missense-Mutationen beobachtet wurden, und nachfolgende Funktionsanalyse untersucht. Es wird bestimmt, ob in mutierten Zellen EBP und benachbarte Enzyme der Cholesterol-Biosynthese, wie NSDHL, gleichermaßen falsch lokalisiert sind. In mutierten Zellen in Kultur und in Hautbiopsien wird die Zusammensetzung von Organellen, die in den intrazellulären Transport von Signalmolekülen involviert sind, wie Lipidtröpfchen und Endosomen, untersucht. Molekulare Mechanismen werden aufgeklärt, die zur Deletion von EBP und benachbarter Gene in der Chromosomenregion Xp11.23, wie z. B. PORCN, führen. Diese Untersuchungen sollen verständlich machen, warum solche Deletionen in der Regel in mehreren aufeinanderfolgenden Generationen familiär auftreten, obwohl sie letal sind.

Teilprojekt D - Charakterisierung von Genen für kongenitale Ichthyose; Teilprojekt E - Mechanismen der Krankheitsentstehung bei der epidermolytischen Hyperkeratose

In TP E werden die molekularen Mechanismen, die der EHK zugrunde liegen, zur Klärung der Frage, ob Zytokine zum EHK-Phänotyp beitragen, anhand transgener Mäuse erforscht. Durch Genotyp-Phänotyp-Korrelationen sollen die funktionellen Konsequenzen der Gendefekte bei der EHK analysiert werden. Die Mutationsanalyse für K1, 2, 9 und K10 wird fortgesetzt. In TP D erfolgt die Durchführung von Mutationsanalysen. Für die beiden Teilprojekte ist folgende Arbeitsplanung vorgesehen: TP E: Erstellung von transgenen Mäusen (K10mut) und Analyse des Phänotyps; Erforschung von Signalkaskaden und Zytokinexpression im Mausmodell für EHK mittels cDNA-Arrays; Fortführung der Mutationsanalyse von K1,2,9 und K10 und Genotyp-Phänotyp-Korrelationen. TP D: 1. Mutationsspektrum bei kongenitalen Ichthyosen; Klassifikation und Genotyp-Phänotyp-Korrelation; 1a) Analyse von Mutationen in den sechs bekannten Genen für ARCI; 1b) Analyse der Rolle von Serinproteasen und der Filaggrin-Prozessierung für die Entwicklung kongenitaler Ichthyosen; 1c) Genotyp-Phänotyp-Studien: Vergleich klinischer, morphologischer und molekulargenetischer Daten; 1d) Einsatz von Hoch-Durchsatzmethoden für eine effiziente Diagnostik bei genetischer Heterogenität.

Teilprojekt A: Medizinisches Zentralregister; Teilprojekt B: Biometrie und Informationstechnologisches Zentrum; Teilprojekt C: Netzwerkbüro; Teilprojekt H: Biochemische Charakterisierung und Enzymsubstitution

Das Netzwerk für Ichthyosen und verwandte Verhornungsstörungen (NIRK) hat als Hauptziele die Standardisierung der klinischen Diagnose, die Gewinnung neuer molekularer Einblicke in Krankheitsmechanismen, die Explorierung neuer therapeutischer Ansätze, Wissenstransfer und verstärkte europäische Zusammenarbeit durch einen interdisziplinären integrierenden Ansatz. In Münster werden die Teilprojekte A, B, C und H durchgeführt. Teilprojekt A wird die klinische Diagnostik standardisieren, das medizinische Zentralregister ausbauen, Genotyp-Phänotyp-Korrelationen mit weiteren Partnern durchführen und Aktivitäten zum Wissenstransfer unterstützen. Teilprojekt B wird die dem medizinischen Zentralregister zugrunde liegende Datenbank unterhalten und ausbauen, ein Standardvokabular für einfachere Auswertungen erarbeiten, Such- und Analysemaschinen implementieren und als Servicestelle Beratung für biomedizinische Fragen und IT-Fragen anbieten. Teilprojekt C wird das gesamte Netzwerk koordinieren, laufende Managementaufgaben wahrnehmen und als nationales Referenzzentrum für Ichthyose fungieren. Teilprojekt H wird primäre Keratinozytenkulturen von LI-Patienten anlegen, den LI-Phänotyp an humanisierten Mäusen charakterisieren und weitere Arbeiten zur Entwicklung einer Enzymsubstitutionstherapie vornehmen, wie z. B. die weitere liposomale Verpackung von rekombinanter Transglutaminase-1 und die erste Testung von solchen Liposomen in dem humanisierten LI-Maussystem.

Netzwerk für Primäre Immundefekte (PID-NET)

Als Primäre Immundefekte (PID) wird eine heterogene Gruppe von seltenen angeborenen Störungen des angeborenen oder adaptiven Immunsystems bezeichnet. Gemeinsam ist ihnen, dass eine monogene Störung die Funktion des Immunsystems beeinträchtigt. Erste Hinweise für das Vorliegen eines Immundefektes können beispielsweise wiederkehrende Infektionen der Lunge, Nebenhöhlen und Ohren, aber auch Autoimmunerkrankungen, Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes, unklare Ekzeme oder unklare Schwellungen von Lymphknoten oder Milz sein. Die Patienten leiden bereits im frühen Kindesalter häufiger als ihre Altersgenossen unter wiederkehrenden Infektionen und tragen ein erhöhtes Risiko für Autoimmunität, Allergie und Krebserkrankungen. Bisher wurden mehr als 200 unterschiedliche PID beschrieben und über 100 potenziell krankheitsverursachende Gene identifiziert. Zu den bekannten PID gehören die chronische Granulomatose, das autoimmune lymphoproliferative Syndrom (APLS), das Wiskott-Aldrich Syndrom oder schwere kombinierte Immundefekte (SCID). Bei vielen Patienten mit primären Immundefekterkrankungen sind die genetischen Ursachen noch nicht bekannt. Ziel des Netzwerkes PID-NET ist es, eine nationale Plattform zu implementieren um die genetischen Ursachen und die pathophysiologischen Zusammenhänge primärer Immundefekterkrankungen zu verstehen. Ein besonderer Fokus liegt auf Erkrankungen des angeborenen Immunsystems und autoinflammatorischen Erkrankungen. Bei genetisch definierten Erkrankungen werden Genotyp-Phänotyp Korrelationen untersucht, bei genetisch ungeklärten Erkrankungen sollen die zugrundeliegenden Mutationen entdeckt werden. Innovative Gentherapiestrategien sollen ebenfalls entwickelt werden.
Die Identifikation der genetischen und immunologischen Grundlagen von PID wird die Grundlage für eine bessere Diagnose und die Entwicklung neuer Therapiestrategien bei Patienten mit angeborenen Störungen des Immunsystems.

Koordinator:
Prof. Dr. Christoph Klein
Medizinische Hochschule Hannover
Abt. Kinderheilkunde IV - Pädiatrische Hämatologie und Onkologie
Carl-Neuberg-Str. 1
30625 Hannover
Tel.: 0511 532-6718
Fax: 0511 532-9120
E-Mail: klein.christoph@mh-hannover.de
Internet: http://www.pid-net.org/

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Hochdurchsatzsequenzierungen (TP A5)

Inhalt des Vorhabens ist die spezifische Sequenzierung des Transkriptoms von Patienten mit Immundefekt-Syndrom. Mit der Roche454-Plattform werden Punktmutationen, kleine Deletionen, Inversionen oder kleine komplexe Re-Arrangements in Exonen und anliegenden 5' bis 3' untranslatierten Regionen des humanen Genoms untersucht. Hierzu werden Exon-enrichment-Strategien und c-DNA-spezifische Sequenzierungsprotokolle eingesetzt, um prä-Amplifizierungsschritte mittels PCR zu vermeiden. Um die Methodik zu validieren, wird die Methode an bereits existierenden Patientenproben mit Mutationsdaten getestet. Hierbei wird die erforderliche Menge an DNA ermittelt, die Nachweisempfindlichkeit getestet und die Rate der falsch-positiven und falsch-negativen Amplifizierungen ermittelt. Schließlich wird eine neue molekulare Transkriptomanalyse etabliert, bei der eine 5' und 3' c-DNA-Bibliothek erstellt wird. Die so geschaffenen Bibliotheken werden durch Hochdurchsatzsequenzierung analysiert. Abschließend folgt eine bioinformatische Analyse und Korrelation der Daten mit den klinischen und immunologischen Parametern beim Patienten.

Autoinflammatorische Erkrankungen (TP A4)

Autoinflammatorische Erkrankungen werden durch deregulierte Prozesse des angeborenen Immunsystems ausgelöst. In vielen Fällen sind die molekularen Ursachen der Autoinflammation unbekannt. Dennoch wurden in den letzten Jahren wichtige Erkenntnisse über die genetischen Grundlagen einiger autoinflammatorischer Erkrankungen wie des FMF und des TRAPS erzielt. In eigenen Untersuchungen wurden Mutationen im CASP1 Gen entdeckt, die zwar zu einer reduzierten enzymatischen Aktivität der Caspase-1, aber zu einer gesteigerten RIP2 indizierten NF-kB Aktivierung führten. Dies zeigte, dass Autoinflammation durch gesteigerte NF-kB Aktivierung hervorgerufen werden kann. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, weitere Gene zu identifizieren, die Autoinflammation durch gesteigerte NF-kB Aktivierung hervorrufen können und somit das Verständnis der Pathogenese dieser Erkrankungen zu vertiefen. Dies soll zur Etablierung eines diagnostischen Testverfahrens und zur Entwicklung neuer Therapieoptionen führen. Arbeitsplanung: 1) Identifizierung neuer Gene, die in die Pathogenese autoinflammatorischer Erkrankungen involviert sind (DNA-Sequenzanalysen); 2) Etablierung eines funktionellen Testverfahrens zur Identifizierung von Patienten, deren autoinflammatorische Erkrankungen durch gesteigerte NF-kB Aktivierung hervorgerufen werden (Aktivierung von Monozyten/Makrophagen; Durchflusszytometrie, ELISA) Dieses Forschungsvorhaben wird neue Erkenntnisse über die Pathogenese autoinflammatorischer Erkrankungen erbringen. Darüberhinaus wird ein funktioneller diagnostischer Test entwickelt.

Nationales PID-Register (TP B), Autoimmune Lymphoproliferative Syndrome (TP A3)

Das Universitätsklinikum Freiburg übernimmt im PID-NET Verbund die Aufgabe, ein nationales Register für Primäre Immundefekte (PID) einzurichten. Außerdem ist die Untersuchung der genetischen und immunologischen Variabilität bei Autoimmun Lymphoproliferativem Syndrom (ALPS) Gegenstand eines Forschungsprojekts. Das deutsche PID-Register wird im Rahmen der existierenden europäischen ESID-Datenbank eingerichtet. Das nationale Register wird dabei strukturell so eingefügt, dass sowohl in Deutschland als auch europaweit mit den Daten gearbeitet werden kann. Ein Dokumentar wird die Verbindung zu allen Immundefektzentren in Deutschland herstellen und vor Ort die Datensammlung und Eingabe organisieren. Für Patienten mit Verdacht auf ALPS wird eine standardisierte klinische, immunologische und genetische Diagnostik angeboten. Auf dieser Basis werden neue Biomarker für die Diagnostik evaluiert und neue Gene charakterisiert, die ALPS verursachen. Das deutsche PID-Register ist eine zentrale Ressource für das PID-NET-Projekt. Es wird erlauben, die patientenorientierte Forschung in diesem Bereich besser zu strukturieren. Die Identifikation der genetischen und immunologischen Grundlagen von ALPS wird die Diagnose und Therapie der betroffenen Patienten verbessern.

Genetik der schweren, kombinierten Immundefizienz (TP A2)

Schwere kombinierte Immundefekte (SCID) umfassen eine genotypisch und phänotypisch heterogene Gruppe von angeborenen Entwickungs- und/oder Funktionsstörungen der Lymphozyten. Der T-Zell-Mangel kann auf Gendefekte im Metabolismus, in Signaltransduktionskaskaden oder in der DNA-Reparatur zurückgeführt werden. Bei einer großen Zahl von Patienten ist der Defekt unbekannt. Ziel dieses Vorhabens ist es, neue SCID-Fälle auf der Basis des klinischen und immunologischen Phänotyps zu identifizieren und zu kategorisieren. Nach Ausschluss von bekannten SCID-Ursachen sollen molekulare Analysen durchgeführt werden. Dabei konzentrieren sich die Untersuchungen auf die Gruppe der T-/lowB+NK+Patienten und T-B-NK+Patienten mit nachgewiesener Radiosensitivität. Nach der Identifikation des defekten Gens sollen die zellulären und molekularen Mechanismen dieser Erkrankungen aufgeklärt werden. Die Arbeitsplanung umfasst folgende Punkte: 1.) Identifikation von T-/lowB+NK+Patienten und T-B-NK+Patienten mit Radiosensitivität: Patientenrekrutierung; 2.) B- bzw. T-Zell-Immunophänotypisierung durch FACS-Analysen; 3.) Genomische DNA-Sequenzierung zum Ausschluss bekannter Gendefekte; Funktionstests zum Nachweis von Radiosensitivität (V[D]J Rekombinationseffizienz und/oder Kolonieassays). Bei Patienten mit genetisch ungeklärten Veränderungen sollen die molekularen Krankheitsursachen identifiziert und die pathophysiologischen Zusammenhänge aufgeklärt werden. Dazu sollen mögliche Kandidatengene untersucht werden, die aus verschiedenen Untersuchungen hergeleitet werden. Hierzu wird eine Liste von Kandidatengenen durch „Homozygotie-Mapping“ von Patienten und weiteren Mitgliedern konsanguiner Familien generiert. Darüberhinaus werden Gene untersucht, deren funktionelle Bedeutung sich aus Komplementationsassays in Zelllinien von SCID-Patienten oder durch molekulare Screeninguntersuchungen in Tiermodellen (z. B. Zebrafisch) ergibt.

Koordinationseinheit (TP A1), Schulungsprogramm (TP A6), Gentransfertechnologien (TP A7), Gentherapie für Wiskott Aldrich-Syndrom (TP A8), Nationale Biobank (TP C)

Das Teilprojekt A1 ist die Koordinationeinheit des PID-NET Konsortiums. Teilprojekt A6 besteht in der Etablierung und Evaluation von strukturierten Schulungsprogrammen für Patienten mit Immundefekten und Antikörpermangelsyndrom. Im Teilprojekt A7 werden Gentransfertechnologien zur Korrektur angeborener Immundefizienzen entwickelt. Die differenzierungsabhängige Genexpression sowie die Biosicherheit werden in Zellkulturmodellen und murinen Modellen untersucht. Die Aufgabe des Teilprojekts A8 ist es, im Rahmen einer Studie zur hämatopoetischen Stammzellgentherapie bei Wiskott-Aldrich Syndrom immunologische Untersuchungen bei Studienpatienten durchzuführen. Darüberhinaus soll eine neue Generation retroviraler Vektorsysteme für autologe Transplantation von hämatopoetischen Stammzellen entwickelt werden. Im Teilprojekt C wird eine nationale Biomaterialbank mit Gewebeproben von ca. 1.500 Patienten aufgebaut. Außerdem werden in Teilprojekt A6 Patientenschulungen durchgeführt und validiert. Die Nationale Biobank wird Voraussetzung für wissenschaftliche Forschungsprojekte sein, die sich mit definierten Subgruppen der Immundefekte beschäftigen.

Netzwerk Muskeldystrophien (MD-NET)

Muskeldystrophien (MD) sind eine heterogene Gruppe seltener erblicher Erkrankungen, die durch progressive Muskelschwäche gekennzeichnet sind. Bei einer geschätzten Prävalenz von 1:2.000 bis 1:3.000 liegt die Zahl der Betroffenen in Deutschland zwischen 26.000 und 40.000. Personen jeden Alters können in unterschiedlichen Schweregraden von MD betroffen sein. Aufgrund der ständig wachsenden Anzahl von derzeit mehr als 30 verschiedenen Genorten wird es auch für Experten zunehmend schwierig, alle Formen der MD zu unterscheiden. Daraus ergibt sich die dringende Notwendigkeit zur Vernetzung von Grundlagenwissenschaftlern und Klinikern. Das MD-Net bündelt Kompetenzen aus ganz Deutschland. Für effizientes Arbeiten werden zentrale Servicestrukturen etabliert: Eine Gewebe- und Zell-Bank, Mikrosatelliten-, Sequenzierservice sowie eine Koordinationszentrale für klinische Studien. Ziele sind die Etablierung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse zu Genetik, Diagnostik und Therapie von MD, eine umfassende molekulare Diagnostik für die derzeit bekannten Genorte bei MD und Linkage und Mutationsanalyse für bislang unbekannte MD-Gene. Fortschritte bei Vorarbeiten für die molekularen Therapie der MD werden angestrebt. Zur Verbesserung der Patientenversorgung werden klinische Studien realisiert. Eine Vernetzung der Aktivitäten auf europäischer Ebene erfolgt über das TREAT-NMD Netzwerk (http://www.treat-nmd.eu/).

Koordinatorin:
PD Dr. Maggie C. Walter
Ludwig-Maximilians-Universität München - Medizinische Fakultät
Neurologische Klinik und Poliklinik - Friedrich-Baur-Institut
Marchioninistr. 15
81377 München
Tel.: 089 

2180-78180
Fax: 089 2180-78184
E-Mail: maggie.walter@med.uni-muenchen.de 
Internet: http://www.md-net.org/

1. Förderphase

Vorhaben: 01GM0302
Laufzeit: 01.01.2003 bis 31.03.2006
Fördersumme: 1,8 Mio. €

2. Förderphase

Vorhaben: 01GM0601
Laufzeit: 01.04.2006 bis 31.03.2008
Fördersumme: 2,4 Mio. €

3. Förderphase

Kurzbeschreibung des laufenden Vorhabens

Muskeldystrophien (MD) sind eine heterogene Gruppe erblicher Erkrankungen des Muskels, die durch Muskelschwäche und -schwund gekennzeichnet sind. In den letzten 20 Jahren hat die MD-Forschung eine revolutionäre Entwicklung erfahren, zahlreiche Fragen zu involvierten Genen, verantwortlichen Mechanismen bei den mindestens 30 unterschiedlichen Erkrankungen können heute beantwortet werden. Die MD-NET-Mitglieder besitzen Expertisen für alle Bereiche der Muskeldystrophie-Forschung, -Therapie und Patientenversorgung. Eine Besonderheit des MD-NET ist die aktive Vernetzung von Forschungsprojekten und Zentraleinrichtungen. Durch diese Zusammenarbeit haben die Netzwerkteilnehmer Zugang zu den modernsten Technologien aus Grundlagenforschung und klinischer Versorgung. Das MD-NET wurde im Jahr 2006 als gemeinnütziger Verein MD-NET e.V. etabliert, um Handlungsmöglichkeiten auf europäischer Ebene zu gewähren. Innerhalb von TREAT-NMD leitet das MD-NET die Aktivitäten zu europaweit harmonisierten Patientenregistern, Biobanken und dem Europäischen Koordinationszentrum für Klinische Studien. Das MD-NET wird Pläne für die Ausbildung zum Myologen ausarbeiten und umsetzen. Ein wichtiger Schwerpunkt ist die Implementierung der Patientenregister, um die Translation, die in der Grundlagenforschung innerhalb der MD-NET-Forschungsprojekte erzielt wird, in klinische Studien voranzutreiben, sowie den Transfer der Ergebnisse wie etwa Behandlungsstandards für MD-Patienten zugänglich zu machen. Das Ziel des MD-NET ist die Sicherstellung einer besseren Diagnostik, Behandlung und Versorgung für möglichst alle MD-Patienten in Deutschland.

Netzwerk für Imprintingerkrankungen: Klinisches Spektrum und pathogenetische Mechanismen

Gegenstand des Verbundes sind Erkrankungen, die durch einen Imprintingfehler verursacht werden. Genomisches Imprinting (im Deutschen auch "Genomische Prägung" genannt) bezeichnet einen epigenetischen Prozess, mit dem die männliche und weibliche Keimbahn unterschiedliche Gene durch DNA-Methylierung stilllegen, so dass nach der Befruchtung nur das mütterliche oder väterliche Allel dieser Gene aktiv ist. Man geht davon aus, dass beim Menschen ca. 100 Gene dem Imprinting unterliegen. Die Imprints werden über die mitotischen Zellteilungen hinweg aufrechterhalten, aber in den primordialen Keimzellen wieder gelöscht. Fehler in der Imprintauslöschung, -etablierung oder -aufrechterhaltung führen zu veränderten Genexpressionsmustern und können auf diese Weise Erkrankungen verursachen. Meistens handelt es sich bei diesen Fehlern um primäre Epimutationen, also epigenetischen Veränderungen ohne Veränderung der DNA-Sequenz. In wenigen Fällen sind Imprintingfehler die Folge einer Deletion oder Mutation eines cis-regulatorischen Elements (Imprinting-Center) oder eines in trans wirkenden epigenetischen Faktors. Im letzteren Fall sind in der Regel mehrere Loci betroffen. Imprintingfehler tragen zu mehreren bekannten Syndromen bei (Kurzbezeichnung und betroffener Chromosomenbereich in Klammern): Prader-Willi-Syndrom (PWS, 15q11-q13), Angelman-Syndrom (15q11-q13), Beckwith-Wiedemann-Syndrom (BWS, 11p15), Silver-Russel-Syndrom (SRS, 11p15 und Chr. 7) und Transienter Neonataler Diabetes Mellitus (TNDM, 6q24), Temple-Syndrom (TS, 14q32). Die Prävalenz von Imprintingfehlern, die eins dieser Syndrome verursachen, wird auf ca. 1/30.000 Neugeborene geschätzt. Andere Mechanismen, die zu diesen Erkrankungen führen, sind chromosomale Deletionen oder Duplikationen sowie uniparentale Disomien (zwei homologe Chromosomen gleicher elterlicher Herkunft). Es wird vermutet, dass Imprintingfehler auch eine Rolle bei Kindern mit niedrigem Geburtsgewicht ("small for gestational age", SGA) sowie Kindern mit Makrosomie und früh beginnender Adipositas ("macrosomia and early onset morbid obesity", MS/EMO) spielen. Ziel des Verbundes ist die Beschreibung des klinischen und molekularen Spektrums von Imprintingerkrankungen.

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Ziele des Teilprojektes sind die Charakterisierung der klinischen Merkmale von Patienten mit transientem neonatalem Diabetes mellitus und anderen Hypomethylierungssyndromen sowie die Aufklärung der zugrunde liegenden Pathomechanismen. Weiterhin soll untersucht werden, inwiefern Störungen des Imprintings ursächlich für Entwicklungsstörungen (SGA/EMO) sind. Das Teilprojekt soll zu einer Verbesserung der Diagnostik und der klinischen Betreuung von Patienten mit Imprintingstörungen beitragen. Patienten mit transientem neonatalem Diabetes und anderen Imprintingstörungen sowie bei Geburt entwicklungsverzögerte Kinder (SGA) werden rekrutiert und das klinische Spektrum der Erkrankungen charakterisiert. Die Häufigkeit und das Ausmaß der Störungen der genomischen Prägung werden bestimmt. Mittels Pyrosequenzierung wird systematisch eine mögliche quantitative Änderung der DNA-Methylierung in geprägten Genorten in verschiedenen Erkrankungsgruppen analysiert. In Patienten mit Störungen des Imprintings an mehreren Genorten erfolgt eine Analyse des Spektrums der Methylierungsstörung in verschiedenen Geweben ebenfalls mittels Pyrosequenzierung. Zusätzlich soll bei solchen Patienten durch eine Genom-weite Array-basierte Methylierungs-Analyse das Ausmaß der Imprintingstörung charakterisiert und bislang unbekannte geprägte Genorte identifiziert werden. Chromosomale Imbalancen als Ursache von Imprintingstörungen sollen mittels genomischer Array-Analysen identifiziert werden.

Tumorigenes Potenzial von spezifischen Epimutationen des Beckwith-Wiedemann-Syndroms (TP 5)

Dieses Teilprojekt hat zwei übergeordnete Ziele: Zum Einen soll die Diagnostik des Beckwith-Wiedemann-Syndroms (BWS) durch Vervollständigung des Spektrums der untersuchten epigenetischen Defekte signifikant verbessert werden und zum Anderen soll das tumorigene Potenzial der (Epi-)Mutationen beurteilt werden, um eine individuelle Risikoabschätzung zu ermöglichen. Zum Erreichen dieser Ziele wird eine komplette diagnostische Analyse von BWS-Patienten für alle etablierten Regionen vorgenommen. Ferner wird ein diagnostischer Test auf Mikrodeletionen in den ICR1/ICR2 etabliert und in dem vorgestellten Konsortium soll die Vielzahl von Epimutationen im Genom in Kombination betrachtet werden. Damit soll ein vollständigeres Bild der Erkrankung geliefert werden, um Varianten in dem BWS zur Auswahl von epigenotypischen Subgruppen und einer Epigenotyp-Phänotyp-Korrelation zu nutzen. Darauf basierend sollen BWS-Tumor-assoziierte (Epi-)Mutationen identifiziert werden, die in einem verstärkten tumorigenen Zellwachstum resultieren. Die gewonnenen Forschungsergebnisse können einen Beitrag zur künftigen optimierten Diagnose des BWS liefern. Darin enthalten sind die Etablierung hierarchisch anwendbarer diagnostisch notwendiger Schritte und das Miteinbeziehen ggf. neuer relevanter (Epi-)Mutationen in die Diagnostik dieser Krankheitsentität.

Silver-Russell-Syndrom und verwandte Erkrankungen (TP 4)

Das Silver-Russell-Syndrom (SRS) umschreibt ein Syndrom mit einer ausgeprägten vor- und nachgeburtlichen Wachstumsstörung. Mittlerweile konnten bei ca. 50% der Patienten zwei verschiedene (epi)genetische Störungen im Blut nachgewiesen werden, die die Chromosomen 7 und 11 betreffen. Ziele des Vorhabens sind: 1.) Die Bestimmung der tatsächlichen Frequenz der bekannten (Epi)Mutationen beim SRS durch Analyse verschiedener Organe; 2.) Erfassung von weiteren epigenetischen Störungen auf Chromosom 11 beim SRS; 3.) Nachweis gemeinsamer genomischer Umbauten bei SRS- und Beckwith-Wiedemann-Syndrom-Patienten mit Chromosom 11-Epimutation mittels DNA-Chip-Technologie. Dabei soll nach gemeinsamen funktionell relevanten genomischen Veränderungen gesucht werden; 4.) Nachweis allgemeiner Methylierungsveränderungen bei SRS-Patienten. Mit dem kürzlichen Nachweis unspezifischer Methylierungsveränderungen bei Patienten mit anderen Imprintingerkrankungen ist es denkbar, dass derartige generelle Methylierungsstörungen ein allgemeines Phänomen von Imprintingerkrankungen darstellen. Durch den Austausch von DNA-Proben, Methoden und Informationen soll im Rahmen des vorgestellten Netzwerks eine optimale Bearbeitung der vorgestellten Fragen möglich sein. Der Schwerpunkt der Aachener Arbeitsgruppe liegt in der Analyse von SRS-Patienten-Proben. Die Untersuchungen dienen zum einen der Erforschung der dem SRS und verwandten Kleinwuchsformen zugrunde liegenden Ursachen, zum anderen tragen sie zur Diagnosesicherung bei. Diese ist für den Patienten in Hinblick auf Therapie und Prognose relevant, aber auch für die genetische Beratung der Familien ist diese Bestätigung von grundlegender Bedeutung.

Epigenetische Veränderungen der Imprintingdomäne 14q32: Klinische und molekulargenetische Analyse von Patienten mit Temple-Syndrom (TP 3)

Patienten mit Temple-Syndrom (TS) zeigen klinisch eine neonatale Hypotonie und Fütterungsprobleme, eine früh einsetzende Pubertät, einen Kleinwuchs, kleine Hände und Füße sowie häufig eine mentale Retardierung. In diesem Teilprojekt soll durch eine spezifische Methylierungsanalyse am Locus14q32 bei Patienten mit den o. g. Kriterien die relative Häufigkeit des TS bestimmen. Bei Patienten mit auffälligem Methylierungsmuster soll die molekulare Ätiologie geklärt und nach multiplen Imprintingdefekten gesucht werden. Eine Genotyp-Phänotyp-Korrelation soll erstellt werden. Die folgenden Arbeitsschritte sind geplant: 1. Es sollen neue Patienten mit Temple-Syndrom identifiziert werden; 2. Zur Diagnosesicherung sollen PCR-basierte Methylierungsanalyse am DLK/GTL2 Locus durchgeführt werden; 3. Zur Klärung der molekularen Ätiologie erfolgen Mikrosatellitenuntersuchungen; 4. Es soll die Häufigkeit von Deletionen (CGH-Array) und Imprintingdefekten bei Patienten mit Temple-Syndrom bestimmt werden; 5. Es soll eine Genotyp-Phänotyp-Korrelation bei Patienten mit TS erstellt werden; 6. Schließlich soll ein diagnostischer Score erstellt werden.

Koordination des Konsortiums (TP 1); Imprinting-Defekt bei Prader-Willi- und Angelman-Syndrom und ähnlichen Erkrankungen (TP 2)

In diesen Teilprojekten soll das klinische und molekulargenetische Spektrum von Imprintingfehlern bestimmt werden. Das Teilprojekt TP1 dient der Koordination des Konsortiums. Es werden regelmäßige Projektleitertreffen organisiert, ein Daten- und Dokumentenmanagementsystem eingerichtet, eine Homepage erstellt, eine zentrale Datenbank aufgebaut und statistische Analysen durchgeführt. Im Teilprojekt TP2 werden Patienten mit Prader-Willi-Syndrom und Angelman-Syndrom untersucht. Mittels locus-spezifischer und genomweiter DNA-Methylierungsanalysen soll herausgefunden werden, ob einige Patienten multiple Imprintingfehler haben und ob solche Imprintingfehler den Phänotyp modifizieren. Durch eine genomweite Gendosisanalyse und der Analyse von Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) sollen genetische Varianten in cis- und trans-Faktoren identifiziert werden, die das Risiko für einen Imprintingfehler erhöhen. Ferner soll untersucht werden, ob Patienten mit einer Makrosomie und frühkindlicher Adipositas einen Imprintingfehler haben. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, die Entstehung von Imprintingfehlern besser zu verstehen und die Diagnostik und Beratung der betroffenen Familien zu verbessern.

Netzwerk Skelettdysplasien (SKELNET)

Das Netzwerk umfasst die extrem heterogene Gruppe der sogenannten Skelettdysplasien mit inzwischen über 450 seltenen Erkrankungen, die durch genetisch bedingte Störungen der Knorpel- und Knochenentwicklung, des Skelettwachstums bzw. des Stoffwechsels der Gewebe des Stützapparats bedingt sind. Wesentliche klinische Befunde sind meist Kleinwuchs, Körperdisproportionen, Gelenkprobleme mit Arthrose sowie pathologische Knochendichte bzw. Knochenstruktur. Die richtige Zuordnung der Krankheitsbilder basiert besonders auf der Auswertung von Röntgenbildern. Für eine umfassende Beurteilung dieser Befunde sind in Deutschland und Europa jedoch nur wenige Spezialisten verfügbar. Diese Expertise ist aber entscheidend für die gezielte weitere Diagnostik und Versorgung der Betroffenen. Dabei fungiert SKELNET in Deutschland als Anlaufstelle, um flächendeckend für Patienten mit genetischen Skeletterkrankungen Ansprechpartner zu sein, die Diagnostik und die weitere Betreuung zu organisieren, aber auch die Erforschung dieser Störungen zu koordinieren. Dies bedeutet sowohl den Austausch von Informationen wie auch die Zusammenarbeit bei der Planung und Durchführung gemeinsamer Forschungsprojekte. Als Grundlage dafür hat SKELNET eine IT-Plattform als Internet-basiertes, besonders gesichertes System entwickelt, durch das die teilnehmenden Ärzte die Befunde ihrer Patienten mit Spezialisten aus ganz Deutschland diskutieren können. Gleichzeitig entsteht eine Datenbank, um Röntgenbefunde, Wissen über Natur und Verlauf dieser Krankheitsbilder zu sammeln. Die ausgewerteten Daten sollen die Mediziner bei Diagnosefindung, Beratung und Entwicklung neuer Behandlungskonzepte unterstützen. Dabei ist SKELNET als Telemedizinkonzept geplant, das auch zur Koordinierung für klinische Therapiestudien dienen soll. Dies alles geschieht in enger Verknüpfung mit den zuständigen Selbsthilfegruppen.

Koordinator:
Prof. Dr. Bernhard Zabel
Sektion Pädiatrische Genetik
Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin
Universitäts-Klinikum Freiburg
Mathilden-Str. 1
79106 Freiburg (Breisgau)
Tel.: 0761 270-4391
Fax: 0761 270-4471
E-Mail: charis.marschner@uniklinik-freiburg.de
Internet: http://www.skelnet.de/

1. Förderphase

Vorhaben: 01GM0308, 01GM0315, 01GM0316, 01GM0317, 01GM0318
Laufzeit: 01.08.2003 bis 30.09.2006
Fördersumme: 1,7 Mio. €

2. Förderphase

Vorhaben: 01GM0619, 01GM0620, 01GM0621, 01GM0622, 01GM0623, 01GM0624
Laufzeit: 01.10.2006 bis 31.05.2009
Fördersumme: 1,7 Mio. €

Identifizierung der molekularen Ursachen von Syndromen mit Extremitätenfehlbildungen und kraniofazialen Malformationen durch genetische und funktionelle Untersuchungen (TP 4)

Ziel ist es, die molekularen Ursachen des Cenani-Lenz-Syndroms (CLS) und Temtamy-Brachydaktylie-Syndroms (TBS) mittels modernster Methoden zu erforschen, um die Pathogenese dieser Erkrankungen zu verstehen. Die Untersuchung von FGF- und WNT-Signalwegen soll darüber hinaus neue Einblicke in die Regulation der Extremitätenentwicklung geben. Durch genomweite Kopplungsanalysen sollen neue Krankheitsloci identifiziert und nachfolgend durch Sequenzierung positioneller Kandidatengene die ursächlichen Krankheitsgene für CLS und TBS gefunden werden. Für neu entdeckte Krankheitsgene werden Diagnostiktests entwickelt und etabliert. Funktionelle Analysen von Rezeptorinteraktionen der FGF- und WNT-Signalwege werden zum Verständnis pathophysiologischer Mechanismen durchgeführt.

Identifikation neuer molekularer Mechanismen der Regulation der Knochenmasse (TP 3)

Das Vorhaben gliedert sich in einen humangenetischen Teil und einen Teil, der sich mit der Analyse von Mausmodellen beschäftigt. In mehreren konsanguinen Familien mit syndromaler erniedrigter Knochenmasse wird ein Homozygotie-Mapping durchgeführt, gefolgt von der Mutationssuche in Kandidatengenen in der kartierten Region. Die Funktionen der mutierten Genprodukte werden zunächst in Zellsystemen untersucht. Daneben wird ein Knockout-Mausmodell mit einem Wachstumsdefekt und einer erniedrigten Knochenmasse zunächst morphologisch/histologisch und anschließend in funktionellen Zellkulturexperimenten analysiert. Der Fokus liegt hierbei vor allem auf der Proliferation und Differenzierung von Chondrozyten, Osteoblasten und Osteoklasten, da es aus den ersten Vorergebnissen Hinweise auf eine Fehlfunktion aller drei Zelltypen gibt. Die Identifizierung neuer Gene, die während der Entwicklung und/oder der Homeostase die Knochenmasse regulieren, eröffnet neue Diagnose- und Therapiemöglichkeiten für die Osteoporose.

Erkrankungen mit gestörter Wachstumsplatten-Regulation (TP 2)

Ziel dieses Projektes ist die Analyse von genetisch bedingten Erkrankungen, in denen die Differenzierung in der Wachstumsfuge gestört ist. Dazu konzentrieren sich die Untersuchungen auf die chromosomale Region 8q23.3-q24.1, auf welcher Gene für das "Tricho-Rhino-phalangeal Syndrome" (TRPS) und das "Hereditary Multiple Exostoses" Syndrom (HME) liegen. Die phänotypischen Ausprägungen von TRPS sollen im Detail erfasst und mit den Mutationen korreliert werden. Diese Erkenntnis sollen für Pädiater und Humangenetiker zur Optimierung der Diagnose dienen. Auf molekularer Ebene sollen "upstream" Regulatoren von Trps1 sowie "downstream" Gene, die von Trps1 direkt reguliert werden, identifiziert werden. Diese Gene sollen in ein übergeordnetes Kontrollsystem eingeordnet werden, welches die Differenzierung endochondraler Knochen steuert. Die in diesem Teilprojekt gewonnenen Erkenntnisse sollen auf andere Erkrankungen des Skelettsystems, wie z. B. Kleinwuchserkrankungen, übertragen werden. Dieses Projekt ist in vier Teilprojekte unterteilt: 1) die Untersuchung der Genotyp-Phänotyp-Korrelation von TRPS-Patienten. Diese wird über den gesamten Projektzeitraum optimiert werden; 2) Regulatoren von Trps1 sollen in Promoterstudien identifiziert werden; 3) Da ein Hauptmerkmal von TRPS die gestörte Differenzierung der Epiphysen ist, soll Trps1 spezifisch in den Gelenken der Maus inaktiviert werden und die Gelenkentwicklung in Abhängigkeit von Trps1 untersucht werden; 4) Gene, die spezifisch von Trps1 reguliert werden sollen mittels Chromatin-Immunopräzipitation identifiziert werden und mit Genen, die vom Ihh/Gli3 Signalweg reguliert werden, verglichen werden. Gemeinsam regulierte Gene sollen auf ihre Funktion in der Regulation der Proliferation und der Gelenkentwicklung untersucht werden. Die Ergebnisse dienen der Verbesserung der Diagnose für TRPS und dem Verständnis der molekularen Ursachen von TRPS mit dem Ziel, spezifische Therapieformen zu entwickeln.

Primordialer Kleinwuchs (TP 1)

Das Projekt dient der systematischen Untersuchung bekannter und der Identifizierung neuer genetischer Ursachen des primordialen, persistierenden Kleinwuchses zur Verbesserung therapeutischer Strategien. Primordialer Kleinwuchs ist ein Merkmal zahlreicher Skelettdysplasien mit primärer Störung des Knochenstoffwechsels. Unabhängig von der Erkrankungsursache gilt primordialer Kleinwuchs ohne Aufholwachstum seit kurzem als Indikation zur Wachstumshormontherapie. Hiervon profitiert nur ein Teil der Patienten, jedoch gibt es bisher keine andere Therapiemöglichkeit. Im Rahmen dieses Projektes soll daher einerseits zur Therapieoptimierung durch systematische klinische und genetische Befund- und Datenerhebung bezüglich bekannter Ursachen eine Korrelation zwischen Krankheitsursache und Therapieerfolg hergestellt werden. Andererseits sollen mittels genomweiter Homozygotiekartierung und Positionsklonierung bei konsanguinen Familien neue Gene für autosomal rezessiven primoridialen Kleinwuchs identifiziert werden. Die klinische Relevanz der neu identifizierten Krankheitsgene soll durch Mutationsscreening bei Patienten mit primordialem Kleinwuchs bisher unbekannter Ursache überprüft werden. Ferner sollen als Basis für zukünftige neue Therapiestrategien die zellulären Auswirkungen der identifizierten Gendefekte und damit die Ätiopathogenese geklärt werden.

Teilprojekt-Koordination und TP 5: Umsetzung von Skelettdysplasie-Forschung in Therapie

TP-Koordination: Das SKELNET-Konzept wurde entwickelt, um neue Lösungen für Patienten mit genetisch bedingten Skeletterkrankungen zu realisieren. Diese Krankheitsgruppe umfasst ein klinisch und genetisch äußerst vielfältiges Spektrum von über 350 chronischen Skelettentwicklungsstörungen. Ziel ist es, mit Hilfe der in Phase 2 generierten IT-Strukturen, eine sichere Handhabung der Patientendaten für eine umfassende Diagnostik, Betreuung und Erforschung zu ermöglichen. Ein weiteres Ziel ist die kooperative Erforschung der Krankheitsgruppe zur Generierung neuer molekularbiologischer Daten. TP 5: Ziel ist es, gezielte Behandlungsstrategien für die Achondroplasie (die häufigste Form der Skelettdysplasien) und 19 andere, durch FGFR3-Gendefekte bedingte Erkrankungen zu entwickeln. Dies soll durch die molekulare Aufschlüsselung der FGFR3- bzw. NPR2-Signalwege erfolgen. Die Interaktionen in den zwei Wirkkaskaden und die Testung einer experimentellen pharmakologischen Modulation von Elementen dieser Regulierungsabläufe sollen untersucht werden. Dabei sollen auch neue Gene in AMDM-Patienten identifiziert werden, die negativ für NPR2-Mutationen sind. Funktionelle Studien sollen dann die Rolle dieser Gene für Wachstum und Skelettentwicklung klären.

Translationales Sarkom-Netzwerk (TranSaRNet)

Sarkome sind seltene Tumoren mesenchymalen Ursprungs und kommen primär in Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen vor. Durch eine systemische Kombination von Chemotherapie und Chirurgie und/oder Strahlentherapie im Sinne einer lokalen Tumorkontrolle hat sich die 5-Jahres-Überlebensrate signifikant verbessert und beträgt heutzutage zwischen 60 - 70% (je nach spezifischem Tumortyp). Bei einem Rückfall oder bei Metastasen sind die Prognosen jedoch immer noch sehr schlecht. Gleiches gilt für Patienten, die sich bei der initialen Diagnose mit einer metastasierten Erkrankung präsentieren. Das Translationale Sarkom-Netzwerk (TranSaRNet) zielt darauf ab, neuartige Behandlungsstrategien zu entwicklen, damit die Resistenz des Tumors gegen die Therapie mit neuartigen Zielmolekülen verhindert werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen haben sich deutsche Forschungsgruppen zu Sarkomen bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen zu einem kollaborativen Netzwerk zusammen geschlossen. Dadurch wurden bundesweite und europäische Studiengruppen mit einem Zugriff auf über 90 % aller pädiatrischen und jugendlichen Sarkompatienten integriert, ebenso wie eine große Anzahl Forschungsgruppen an erwachsenen Sarkompatienten. Das Netzwerk enthält ein Register mit Patienten, die einen Rückfall erlitten, als Zielkohorte für innovative Behandlungsstrategien. Außerdem wird eine Biomaterialbank Teil des Netzwerks sein, wodurch die Verfügbarkeit von Tumoren, Geweben und anderen Materialien für translationale Forschungsprojekte gesichert ist. Übergreifendes Ziel dieses Netzwerks ist die Promotion innovativer Forschung zu Sarkomen wie auch die Sicherung des Zugangs von Hochrisiko-Sarkompatienten zu neuartigen Therapiestrategien.

Koordinator:
Prof. Dr. med. Heribert Jürgens
Universitätsklinikum Münster
Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Pädiatrische Hämatologie und Onkologie
Albert-Schweitzer-Str. 33
48149 Münster
Tel.: 0251 834 7742
Fax: 0251 834 7828
E-Mail: Heribert.Juergens@ukmuenster.de
Internet: http://campus.uni-muenster.de/transarnet.html

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

In vivo-Bildgebung von Tumoren der Ewing-Sarkom-Familie mittels anti-CD99-Antikörper-gekoppelter magnetischer Nanopartikel (TP 2.3)

Folgende Ziele werden durch dieses Teilprojekt angestrebt: 1) Non-invasive Diagnose von Tumoren der Ewing-Sarkom-Familie in vivo mit einem spezifischen, nicht-radioaktiven Kontrastmittel; 2) Spezifische Metastasen-Diagnose; 3) Bestimmung der Biodistribution von anti-CD99-gekoppelten Nanopartikeln; Evaluierung der Zytotoxizität von anti-CD99-gekoppelten Nanopartikeln. Vermittelt werden diese Ziele durch folgende Arbeitsschritte: 1) Kopplung des Anti-CD-99-Antikörpers an supramagnetische Eisen-Partikel (Chemicell, Berlin); 2) In vitro-Analyse verschiedener Ewing-Sarkom- sowie Kontroll-Zelllinien bezüglich Expression von CD99 sowie CD99-induzierter Apoptose; Evaluierung der Bindung des an Nanopartikel gekoppelten anti-CD99 Antikörper im MRT und mittels Immunfluoreszenz; 3) Untersuchung der Affinität der gekoppelten Antikörper in vivo im Maus-Xenograft-Modell. Die zu entwickelnde Methode soll die spezifische radiologische Diagnose eines Tumors der Ewing-Sarkom-Familie beim Patienten ermöglichen. Des weiteren soll die Methode ermöglichen, Ewing-Sarkom-Metastasen von unspezifischen Veränderungen zu unterscheiden.

Evaluierung der Alloreaktivität natürlicher Killerzellen nach haploidentischer Transplantation (TP 2.4); Sarkom-Rezidiv-Register (TP P1)

Teilprojekt 2.4 hat die Evaluierung eines möglichen Anti-Tumor-Effekts auf Grundlage von natürlichen Killerzellen (NK) gegenüber Weichteilsarkomen und Ewingsarkomen des Kindesalters nach Transplantation hämatopoetischer Stammzellen zum Ziel. Hierzu wird der zeitliche Verlauf der NK-Aktivität nach Stammzelltransplantation ermittelt und mit einer eventuell noch bestehenden "minimal residual disease" korreliert. Dabei soll geklärt werden, ob auch gegenüber Weichteilsarkomen / Ewingsarkomen in Analogie zu Leukämien alloreaktive Effekte von HLA nichtidentischen Spender-NK-Zellen auftreten können. Schließlich sollen Optionen zur Steigerung der Antitumoraktivität untersucht werden. Die Resultate sollen in Therapiestrategien für Höchstrisikosarkome im Rahmen der kooperativen CWS 2002-Studie umgesetzt werden. Das Register (Teilprojekt P1) soll als Querschnittsprojekt zur Koordinierung der präklinischen Entwicklung neuer Substanzen, deren Einsatz in klinischen Studien, sowie der systematischen Erfassung des klinischen Verlaufs von Patienten mit Erkrankungsrückfällen dienen. Vier Forschungsgruppen, die sich mit Sarkomen aller Altersgruppen beschäftigen, werden innerhalb eines Jahres das Register entwickeln und eine gemeinsame Datenbank aufbauen. Eine erste Auswertung ist nach zwei Rekrutierungsjahren vorgesehen. Falls in assoziierten klinischen Studien, die nur im Rahmen des Rezidivregisters möglich sind, neue Behandlungsmöglichkeiten erfolgreich sind, ist mit deren Anwendung in der Standardbehandlung zu rechnen.

Depletion von endogenen und exogenen regulatorischen T-Zellen für eine verbesserte Effizienz einer auf Dendritischen Zellen (DZ) basierenden Tumorimpfung (TP 2.2); Biomaterialbank (TP P2)

Diese Teilprojekte haben folgende Ziele: TP 2.2: Verbesserung der Effektivität einer auf dendritischen Zellen basierenden und mit patienteneigenem Tumorzelllysat beladenen Vakzine durch Kombination mit zytotoxischen Effektorzellen. TP P2: Asservierung von Sarkom-Rezidiven. Konkret werden hierzu folgende Arbeitsschritte umgesetzt: In TP 2.2 wird zunächst das optimale Treg-freie Zeitfenster nach Hochdosistherapie identifiziert. Parallel wird ein Verfahren zur Isolierung CD14-positiver Zellen als Ausgangsmaterial der Tumorvakzine mit anschließender Treg-Abreicherung der Effektorzellpopulation aus demselben Apheresat etabliert. Auch die Mechanismen der Suppression der anti-tumoralen Immunantwort durch regulatorische Zellpopulationen werden untersucht. In P2 werden aus den Einzeldatenbanken des Konsortiums bereits vorhandene Gewebeproben in einer virtuellen Datenbank erfasst. In einer neuen physikalischen Tumorbank werden prospektiv Frischgewebe von Rezidiven gesammelt, immunhistochemisch und molekularpathologisch klassifiziert und die zugehörigen DNA, RNA, Proteine sowie Serumproben asserviert. Die Ergebnisse in TP 2.2 dienen der Vorbereitung einer klinischen Tumorvakzine-Studie für Hochrisikopatienten. Die Etablierung einer virtuellen als auch physikalischen Tumorbank von Rezidivpatienten in P2 mit einheitlich charakterisierten Gewebeproben birgt großes Innovationspotenzial für die Sarkomforschung.

Zytokin-induzierte Killer-(CIK) Zellen und WT1-spezifische T-Zellen für die adoptive Immuntherapie bei Patienten mit Weichteil- und Ewing-Sarkomen (TP 2.1)

CIK-Zellen und WT1-spezifische T-Zellen sollen im Rahmen dieses Vorhabens im klinischen Maßstab entsprechend geltenden GMP-Richtlinien für den Einsatz im Rahmen klinischer Phase I/II-Studien generiert werden. Übergreifendes Ziel des Projektes ist es, zelluläre Therapieansätze für die adoptive Immuntherapie zu etablieren, die dazu beitragen können die Ergebnisse der haploidenten Stammzelltransplantation bei Patienten mit Weichteil-und Ewing-Sarkomen zu verbessern und somit eine effektivere Therapie für diese Patienten zu entwickeln. Die Arbeitsschritte: 1) Die Identifizierung und Charakterisierung der funktionell aktiven Zellpopulation innerhalb der CIK-Zellkultur und deren Mechanismus zur Erkennung maligner Zellen. In vitro- und in vivo-Untersuchungen zur Effektivität der CIK-Zellen gegenüber Weichteil- und Ewing-Sarkomen; 2) Die Generierung und Expansion WT1-spezifischer T-Zellen aus dem peripheren Blut gesunder Spender und Untersuchung der Effektivität gegenüber Weichteil- und Ewing-Sarkomen in vitro und in vivo; 3) Ausschluss eines möglichen alloreaktiven Potenzials und der Schädigung gesunden Empfängergewebes durch entsprechende in vitro- und in vivo-Experimente. Die Ergebnisse sollen die Grundlage bilden, um CIK-Zellen und WT1-spezifische T-Zellen im Rahmen klinischer Studien GMP-gerecht zu generieren und für den klinischen Einsatz am Patienten zur Verfügung zu stellen.

Evaluation von Apoptose-basierten Therapiestrategien bei Sarkomen (TP 1.4)

Ziel dieses Teilprojekts ist es, auf Apoptose ausgerichtete Therapeutika an präklinischen Modellen von Sarkomen zu evaluieren, um Therapieresistenz insbesondere bei fortgeschrittenen Stadien zu überkommen. Folgende Arbeitsschritte sollen zur Erreichung dieses Zieles realisiert werden: 1) Es wird untersucht, ob auf Apoptose ausgerichtete Therapeutika direkt programmierten Zelltod (Apoptose) in Sarkom-Zellen auslösen; 2) Es wird untersucht, ob auf Apoptose ausgerichtete Therapeutika Sarkom-Zellen für konventionelle Therapien, d. h. Chemotherapie oder Gamma-Bestrahlung sensibilisieren; 3) Es wird untersucht, ob auf Apoptose ausgerichtete Therapeutika allein oder in Kombination mit Chemotherapie oder Gamma-Bestrahlung die Krebsstammzellenpopulation von Sarkomen eradizieren können; 4) Die Antitumor-Aktivität von auf Apoptose ausgerichtete Therapeutika in präklinischen Modellen in vivo wird evaluiert. Das Projekt soll neue relevante Daten generieren, die für das Design künftiger klinischer Studien mit auf Apoptose ausgerichteten Therapeutika allein oder in Kombination mit Chemo- oder Strahlentherapie nützlich sind, mit dem Ziel, Resistenz-Mechanismen zu umgehen, die Wirksamkeit gängiger Krebstherapien zu maximieren und das Risiko des Tumor-Rezidivs zu reduzieren.

Identifikation innovativer Biomarker zur Response-Prädiktion und Charakterisierung von Zielstrukturen für die individualisierte Osteosarkomtherapie (TP 1.1); Gezielte Therapie des Ewing-Sarkoms basierend auf der Identifikation angiogener Zielstrukturen (TP 1.5)

Bei sporadischen Osteosarkomen sollen molekulargenetische Veränderungen identifiziert und überprüft werden, inwieweit diese Veränderungen zur Entstehung, Metastasierung und Ansprechen auf die Chemotherapie beitragen. Bei Ewing-Tumoren (ET) wird die mögliche angiogene Funktion identifizierter Gene auf die angiogenetische Mikroumgebung von ET untersucht. Dadurch sollen einerseits Zielstrukturen für mögliche Therapieansätze und andererseits Biomarker oder Signaturen definiert werden, die die Diagnose und Prognose der beschriebenen Tumorentitäten verbessern und präzisieren. Für die Genotypisierung der Osteosarkome werden durch Biopsie gewonnene Proben verwendet. Die extrahierte DNA wird auf SNP-Arrays hybridisiert und analysiert. Entsprechend extrahierte RNA wird für die Transcript-Expression-Untersuchungen interessanter Gene verwendet. Histologische Schnitte werden in einem neuartigen Spektrum Imaging (MALDI) Verfahren auf unterschiedliche tumorspezifische Proteinmuster analysiert. Im ET werden angiogenetische Zielstrukturen wie Chondromodulin 1 (CHM1), der G-Protein gekoppelte Rezeptor 64 (GPR64) oder GPR64 beeinflusste Placenta-Wachstumsfaktor (PGF) durch RNA-Interferenz in immundefizienten Mäusen auf ihr tumorigenes Potenzial und Metastasierungsverhalten untersucht. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen sollen Reagenzien einschließlich blockierender Antikörper gegen identifizierte Zielstrukturen zur Therapie dieser Knochentumore entwickelt, prognostische Faktoren ermittelt und therapeutische Behandlungsschemata im Rahmen entsprechender Studien erarbeitet werden.

Promoter- Methylierung und miRNA-Expression bei Osteosarkomen und osteogenen Stammzellen (TP 1.2); Identifizierung und Charakterisierung von tumorinitiierenden Zellen (TP 1.3); Bioinformatik, IT-Infrastruktur, Koordination (TP P3)

Ziele dieser Teilprojekte sind: TP 1.2: Untersuchung der Rolle epigenetischer Faktoren für die mesenchymale Transformation, Metastasierung und Rezidiv von Osteosarkomen; TP1.3: Identifizierung und Charakterisierung potenzieller Sarkom-Stammzellen. Definition prognostischer Faktoren, Metastasierungs- und Chemoresistenzmechanismen und neuer therapeutischer Zielstrukturen; TP P3: Integration von Netzwerkprojekten. Attraktion von weiteren Netzwerk-Kooperationen / Internationalisierung. Standardisierte Gewinnung und Auswertung von Array-Daten. Erarbeitung von weiterführenden Konzepten zur theoretischen Beschreibung von Entstehungsursachen von Sarkom-Erkrankungen. Netz-Koordination: Pflege der Website, Erstellung und Zirkulation von SOPs, Öffentlichkeitsarbeit, Kooperation mit klinischen Studien, Organisation der TranSaRNet-Treffen. Diese Ziele werden in Form von folgenden Arbeitspaketen ermittelt: TP 1.2: Ermittlung von Kandidatengenen für Osteosarkome und mesenchymale Stammzellen; TP 1.3: Identifizierung und Isolierung von Seitpopulations- (SP-) Zellen. Differentielle Charakterisierung von SP- und Nicht-SP-Zellen mittels zellkultureller, molekularbiologischer und in vivo-Analysen; P3: Erstellung einer Integrationsplattform im Internet. Service Provider Array-Techniken. Anwendung und Entwicklung von Algorithmen und Auswertestrategien für Array-Daten. Netz-Koordination: Aktualisierung der Website, Informationstransfer, Koordination der Kooperation, SOP-Erstellung.

Netzwerk für Mitochondriale Erkrankungen (mitoNET)

Das übergeordnete Ziel des mitoNET-Verbunds ist der Aufbau eines Netzwerkes aus Klinikern und Grundlagenwissenschaftlern zur Verbesserung der medizinischen Versorgung von Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen. Um dies zu erreichen, sind folgende Schritte geplant: 1.) Aufbau eines nationalen klinischen Netzwerkes aus Neurologischen und Pädiatrischen Kliniken für die Rekrutierung und Phänotypisierung von Patienten, Errichtung eines web-basierten Patientenregisters und Durchführung longitudinaler Studien; 2.) Umfassende Sammlung und Lagerung von Biomaterialien inklusive DNA, RNA und Myoblasten, die Wissenschaftlern innerhalb und außerhalb des Netzes zur Verfügung gestellt werden können; 3.) Verbesserung des diagnostischen Armamentariums, u. a. mit neuen Assays zur Quantifizierung mitochondrialer Proteine und mitochondrialer Morphologie, mit Hochdurchsatz-Genotypisierung, und mit einem systembiologischen Ansatz; 4.) In vitro-Untersuchungen neuer Therapien inklusive einem Ansatz zur Verbesserung des Atmungsketten-Defekts durch Induktion des „peroxisome proliferator-activated receptor pathway“ mit Fibraten und einem Ansatz zur Identifizierung von Strategien gegen die Propagation von mtDNA-Mutationen; 5.) Verstärkte Zusammenarbeit von Grundlagenwissenschaftlern und Klinikern zur Förderung von Synergie-Effekten, interdisziplinären Kooperationsprojekten und Trainings-Initiativen; und 6.) Maßnahmen zur Erhöhung der öffentlichen und professionellen Aufmerksamkeit für mitochondriale Erkrankungen.
Die Fortschritte in den Einzelprojekten und der durch den Verbund zu erwartende Mehrwert hinsichtlich Kollaboration, Synergie und Kommunikation können zu einer Verbesserung von Diagnostik, Therapie und Versorgung von Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen führen.

Koordinator:
Prof. Dr. Thomas Klopstock
Friedrich-Baur Institut
Neurologische Klinik und Poliklinik
Ludwig-Maximilians Universität
Ziemssenstr. 1a
80336 München
Tel.: 089 5160-7474
Fax: 089 5160-7402
E-Mail: thomas.klopstock@med.uni-muenchen.de

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Verbreitungsmechanismen von mitochondrialen DNA-Mutationen in Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen (TP A7)

In diesem Teilprojekt soll überprüft werden, ob mutierte mtDNA-Moleküle einen replikativen Vorteil besitzen, ob Mutationen in POLG1 die Replikationsgeschwindindigkeit der mutanten mtDNA-Moleküle beeinflussen und ob die Akkumulation von mtDNA-Mutationen einen Einfluss auf das de novo-Entstehen von Mutationen hat. Im ersten Jahr sollen Messungen der Replikationsgeschwindigkeiten von wild-Typ und mutanten mtDNA-Molekülen in bereits verfügbaren Fibroblastenkulturen von Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen erfolgen. An diesen Kulturen sollen die biochemischen Konsequenzen der Mutationsakkumulation genauer untersucht werden. Das beinhaltet Untersuchungen der mitochondrialen Atmungsgeschwindigkeit mit Hochauflösungsrespirometrie, des mitochondrialen Enzymmusters durch moderne photometrische Methoden und Messungen der mitochondrialen Produktion von reaktiven Sauerstoffspecies mit quantitativen fluorimetrischen Verfahren. Diese Untersuchungen sind an Kulturen geplant, die im gesamten MitoNet-Konsortium verfügbar sind. Es sollen verschiedene Behandlungsstrategien (z. B. durch Radikalscavanger), die auf eine Verminderung der Akkumulation von mutanten mtDNA-Molekülen gerichtet sind, an den verfügbaren Fibroblastenkulturen getestet werden.

Etablierung eines Registers, einer Biobank, Hochdurchsatz-Mutationsscreen- und Therapiestudie mit Fibraten (TP A3, A6, D1 und C1)

Teilprojekt A3: Das Angebot der Gene für molekulare Diagnostik soll verbessert, 100 Kandidatengene im Hochdurchsatz analysiert und Protokolle für neueste DNA-Sequenzierungsverfahren erprobt werden. Es sollen Assays optimiert und 50 Gene bei 90 Patienten mit AKK I-Defekt analysiert werden. Es erfolgen der Ausbau der Assays und des Screens für Patienten mit kombiniertem AKK-Defekt und die Entwicklung Mitochondriopathie-spezifischer Protokolle für neueste DNA-Sequenzierungsverfahren, die anschließend getestet werden. Teilprojekt A6:Die Pathomechanismen von mitochondrialen Erkrankungen (ME) werden zunehmend verstanden, aber eine kausale Therapie steht bisher nicht zur Verfügung, was eine hohe Morbidität und Mortalität bedingt. Es soll der Effekt von Fibraten auf die Enzymaktivität des Atmungskettenkomplexes (AKK) in Fibroblasten und Myoblasten von 20 Patienten mit Defizit des AKK und bekannten nukleären oder mtDNA-Mutationen untersucht werden. An fünf Zelllinien von unterschiedlichen Patienten soll die Wirkung verschiedener Fibrate untersucht werden. Aufgrund der Vorexperimente soll das Protokoll für das am besten geeignete Fibrat erstellt werden und an weiteren Zelllinien erprobt werden. Teilprojekt D1: Es soll eine Biobank für RNA, DNA und Serum-Proben etabliert werden. Es sollen bis zu 1.000 DNA, RNA und Serum-Proben von gut charakterisierten Mitochondriopathie-Patienten archiviert werden. Die Biobank ist von zentraler Bedeutung, indem sie notwendige Bioproben für die einzelnen Teilprojekte zur Verfügung stellt. Gleichzeitig wird durch den Aufbau der Biobank eine Grundlage für weitere nationale und internationale Projekte gelegt. Teilprojekt C1: Es erfolgt der Aufbau und Betrieb eines Register für Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen.

Mitochondriopathien sind äußerst vielgestaltige Erkrankungen, die daher sehr schwierig zu diagnostizieren sind. Selbst Spezialisten auf diesem Gebiet benötigen oft lange Zeit zur Stellung der molekularen Diagnose. In diesem Teilprojekt sollen mit der Anwendung eines probabilistischen Bayes'schen Netzwerks die klinischen und diagnostischen Entscheidungen der behandelnden Ärzte erleichtert werden. Unter Ausnutzung der in der Literatur und in der mitoNET-Datenbank gesammelten prospektiven Informationen über Patienten und deren Krankheitsverläufe soll mit Hilfe probabilistischer Bayes'scher Netzwerke ein Computerprogramm entwickelt werden, welches nach Eingabe charakteristischer Symptome, Laborwerte und anderer Zusatzinformationen eines Patienten zu einer Wahrscheinlichkeitssaussage für das Vorliegen einer bestimmten Krankheit kommt und weitere zielführende oder beweisende Untersuchungen vorschlägt. Am Ende soll ein Internet-basiertes Computerprogramm stehen, welches es erlaubt mit Hilfe gezielter computerisierter Diagnose-Algortithmen schnell zu einer molekularen Diagnose der Patienten mit Verdacht auf eine Mitochondriopathie zu kommen.

Teilung und Fusion bei mitochondrialen Erkrankungen (TP A2)

Zur Erfüllung ihrer Aufgaben und zur Adaptation an physiologische Bedingungen besitzen Zellen die Fähigkeit, die Anzahl, Größe, Gestalt und Lokalisation der Mitochondrien zu variieren. Hierbei kommt der Teilung und Fusion dieser Organellen entscheidende Bedeutung zu. Hauptziel dieses Projektes ist es, Störungen des mitochondrialen Teilungs- und Fusionsgleichgewichtes im Rahmen humaner mitochondrialer Zytopathien zu untersuchen. Es werden Lymphozyten-, Fibroblasten- und Myoblastenkulturen von Patienten, die an einer Mitochondriopathie leiden, auf die Morphologie und das Teilungsverhalten ihrer Mitochondrien mittels "live cell imaging" untersucht. Der Zusammenhang zwischen mitochondrialem Membranpotenzial, oxidativer Phosphorylierung, Teilung und Fusion der Mitochondrien sowie deren Motilität werden analysiert. Die Studie erlaubt eine zusätzliche Charakterisierung mitochondrialer Erkrankungen mit der Aussicht, auch bisher nicht molekular klassifizierte Mitochondriopathien identifizieren zu können. Auf Grund der Möglichkeit, neue, bislang unbekannte mitochondriale Erkrankungen auf diese Weise zu diagnostizieren, bietet das Projekt die Möglichkeit zum wissenschaftlichen Verständnis im Feld der Mitochondriopathien beizutragen und essentielle Erkenntnisse zum Mechanismus der mitochondrialen Morphogenese zu gewinnen.

Neue Methoden zur Quantifizierung von krankheitsassoziierten Proteinen in Muskelbiopsien und Zellkulturen von Patienten (TP A1)

Das erste Ziel dieses Teilprojektes ist die Entwicklung eines einfachen und hochsensitiven elektrophoretischen Fluoreszenztests zur Quantifizierung der mitochondrialen Komplexe der oxidativen Phosphorylierung in Muskelbiopsien und Zellkulturen von Patienten. Die Erweiterungen des Protokolls werden für die Analyse von Patientenproben hinsichtlich der Assemblierung und Stabilität von Superkomplexen der Atmungskette und der ATP-Synthase eingesetzt. Schließlich soll die Topologie der Komplexe innerhalb der Superkomplexe aufgeklärt werden. Nach Etablierung der Protokolle werden die Patientenproben des Konsortiums auf qualitative und quantitative Veränderungen in den Einzel- und Superkomplexen untersucht. Für die Ermittlung der Topologie der Komplexe in Superkomplexen sollen Rinderherzmitochondrien und humane Zelllinien verwendet werden. Die erhaltenen 2-D-Proteinmuster geben den Kollaborationspartnern gezielte Hinweise auf mögliche Gendefekte bei mitochondrialen Erkrankungen.

Koordination, Register, Biobank Muskelgewebe (TP CU, C1 und D2)

Die Koordinations-Einheit im Rahmen des mitoNET -Verbundes soll die Organisations-struktur für das Konsortium aufbauen, Interaktionen fördern, Trainings- und Ausbildungsprogramme organisieren und die Kommunikationsplattform für das Konsortium bereitstellen. Das Ziel des horizontalen klinischen Netzwerks und Register im Teilprojekt C1 ist die Rekrutierung und standardisierte Phänotypisierung von 250 Patienten pro Jahr sowie der Aufbau und Betrieb eines Registers. Im Teilprojekt D2 mitoCELL sollen pro Jahr 75-100 mitochondriale Myoblastenkulturen angelegt werden. Es erfolgt eine verstärkte Zusammenarbeit von Grundlagenwissenschaftlern und Klinikern zur Förderung von Synergie-Effekten, interdisziplinären Kooperations-Projekten und Trainings-Initiativen. Die öffentliche und professionelle Aufmerksamkeit für mitochondriale Erkrankungen soll erhöht werden. Das Register wird durch Zusammenführung lokaler Patienten-Sammlungen zum Aufbau einer großen Patienten-Kohorte führen, die essentiell für weitere klinische und grundlagenwissenschaftliche Forschungsprojekte ist. Zusammen mit den entsprechenden Biobanken (D2) wird das Register die Voraussetzungen für morphologische, biochemische und genetische Profile sowie für Genotyp-Phänotyp-Korrelationen schaffen. Darüber hinaus wird es longitudinale Studien zum natürlichen Verlauf mitochondrialer Erkrankungen ermöglichen und zum Design zukünftiger klinischer Studien beitragen.

Deutsches Netzwerk für diffus parenchymatöse Lungenerkrankungen (GOLD.net)

Diffus parenchymatöse Lungenerkrankungen (DPLD) repräsentieren eine Gruppe von mehr als 100 verschiedenen Entitäten, an deren Ende oft eine schwergradige Lungenfibrose steht. DPLD treten assoziiert mit Systemerkrankungen wie Kollagenosen und Vaskulitiden auf oder werden durch Medikamente oder inhalative Noxen ausgelöst; in vielen Fällen ist die Ursache jedoch nach wie vor unbekannt. Insgesamt stellen DPLD eine relevante Patientenpopulation mit einer häufig ungünstigen Prognose dar, deren Ursachen im weitgehenden Unverständnis bzgl. der zugrunde liegenden Pathomechanismen, des Fehlens eines Registers und einer Biobank sowie einer Plattform zum Wissenstransfer zwischen Wissenschaftlern und behandelnden Ärzten zu suchen sind. Es ist daher das erklärte Ziel des GOLDnet kurzfristig Strukturen zu implementieren, die zur besseren Erforschung von DPLD bzw. zur verbesserten klinischen Versorgung führen. Hierbei soll in drei verschiedenen Ebenen ein wesentlicher Durchbruch erzielt werden: Erstens werden ein Register und eine Biobank für alle Formen einer DPLD implementiert, in dem auch sehr seltene DPLD-Fälle gesammelt werden. Hierdurch werden erstmals klinische Beschreibungen größerer Kollektive wie auch Untersuchungen an Biomaterialien an diesen DPLDs möglich. Zweitens werden grundsätzliche Mechanismen der Fibrosetriggerung und -progression untersucht, wie zum Beispiel die alternative Makrophagenaktivierung und die Typ II Zell-Apoptose (Schwerpunkte hierbei die Sarkoidose, die Idiopathischen Interstitiellen Pneumonien, pädiatrische DPLDs und die Lymphangioleiomyomatose). Drittens werden neue tierexperimentelle Modelle und diagnostische sowie therapeutische Verfahren präklinisch geprüft und somit langfristig die Grundlage für eine bessere klinische Versorgung von DPLD-Patienten geschaffen.

Koordinator:
Prof. Dr. Andreas Günther
Justus-Liebig-Universität Gießen
Med. Klinik u. Poliklinik II
Klinikstr. 36
35390 Gießen
Tel.: 0641 99-42502
Fax: 0641 99-42508
E-Mail: Sandy.Jones@innere.med.uni-giessen.de
Internet: http://www.dpld.de/

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Neue diagnostische Ansätze und Identifizierung Phänotyp-assoziierter molekularer Unterschiede zwischen der Sarkoidose und der chronischen Berylliose (TP 6)

Die Entwicklung neuer diagnostischer Ansätze zur Differenzierung der klinisch nicht unterscheidbaren DPLD-Sarkoidose und chronische Berylliose (CBD) erfordert: 1.) Die systematische Identifizierung, Differenzierung und Phänotypisierung von Patienten mit Sarkoidose und CBD unter Verwendung eines neuen arbeitsmedizinischen Fragebogens; 2.) Die Entwicklung und Validierung eines neuen Screening-Tests zum Nachweis einer Sensibilisierung gegenüber Beryllium, dem wichtigsten Differenzierungsmerkmal zwischen Sarkoidose und CBD; 3.) Die Analyse differenzieller Gen- und Proteinexpression verursacht durch oxidativen Stress bei Sarkoidose- und CBD-Patienten mit bekanntem Phänotyp. Zur Verbesserung der Differenzialdiagnose der Sarkoidose vs. CBD werden im Rahmen dieses Projektes phänotypisierte Patienten anhand eines neu zu entwickelnden arbeitsmedizinischen Fragebogens befragt. Ergibt die Auswertung des Fragebogens einen Verdacht für eine stattgehabte oder fortwährende Beryllium-Exposition und konnte eine Sensibilisierung nachgewiesen werden, dann wird die Diagnose 'CBD' gestellt. Parallel zu dem derzeit verfügbaren Beryllium-Lymphozyten-Proliferations-Test werden Probanden mit bekannter/unbekannter Sensibilisierung sowie Kontrollpersonen in einem neu zu entwickelnden Test getestet. Der Vergleich der Generierung/Regulierung alveolärer ROS/Antioxidantien bei definierten Phänotypen der Sarkoidose und der CBD ermöglichen die Identifikation spezifischer Marker als prognostische Biomarker. Diese Studien ermöglichen erstmalig Schätzungen zur Situation der CBD in einem europäischen Land. Der neu entwickelte Test wird eine breite Anwendung und damit eine Verbesserung der Arbeitssicherheit ermöglichen. Eine nachgewiesene Sensibilisierung ermöglicht eine klare Diagnosestellung, Vermeidung der CBD, Verbesserung der Lebensqualität und Vermeidung von Behandlungskosten. Neue prognostische Biomarker könnten für maßgeschneiderte Behandlungen herangezogen werden.

Epitheliale Apoptose (TP 4); Signaltransduktion NSIP/IPF (TP 5); DPLD-Register (TP 7); Netzwerk-Management (TP 9)

Im TP 4 sollen die Rolle der epithelialen Apoptose bei verschiedenen DPLDs genau charakterisiert und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen identifiziert werden. In TP 5 wird untersucht, ob endogene oder exogene Faktoren Einfluss auf das klinische Erscheinungsbild der zellulären oder fibrosierenden nicht spezifischen interstitiellen Pneumonie (NSIP) bzw. der idiopathischen pulmonalen Fibrose (IPF)  nehmen. Ziel von TP 7 ist die bundesweite Etablierung eines DPLD-Registers. TP 9 dient dem Management des Konsortiums. Im TP 4 sollen die Konsequenzen einer Aktivierung des extrinsischen bzw. des intrinsischen Apoptosepfads in kultivierten AECII analysiert, das Ausmaß und der Einfluss einer AECII-Apoptose bei verschiedenen DPLD-Formen charakterisiert, und die Rolle proapoptotischer Signaltransduktionswege bei der Entwicklung der Lungenfibrose in vivo unter Verwendung transgener Mäuse untersucht werden. Im TP 5 sollen mittels nicht-Hypothesen- und Hypothesen-basierten Verfahren diejenigen Signalpfade und Faktoren identifiziert werden, die dem unterschiedlichen klinischen Phänotyp von zellulärer, fibrosierender NSIP und IPF zu Grunde liegen. Im Fokus stehen hier pro- und anti-fibrotische Wachstumsfaktoren, Faktoren des Gerinnungs- und des Fibrinolysesystems, Mediatoren der Apoptose, Lipidmediatoren, wie auch reaktive Sauerstoffmetabolite und Antioxidantien. Im TP 7 wird ein DPLD-Register implementiert werden, in das alle klinisch relevanten Daten einschließlich der Anamnese, des Untersuchungsbefundes, bildgebender, histopathologischer, zytologischer Befunde, der Komorbidität und der Medikation, über den gesamten Krankheitsverlauf erfasst werden. Im TP 9 wird die notwendige Infrastruktur zum Management des Konsortiums und zur Bewältigung von administrativen Aufgaben etabliert werden.

Bedeutung von TLR-Liganden für die Granulomentstehung bei der Sarkoidose (TP 2); Alternativ-aktivierte Makrophagen bei fibrosierenden Lungenerkrankungen (TP 3)

Im Teilprojekt 2 soll die Rolle der PRR-Stimulation und insbesondere der TLR-Stimulation im Rahmen der Immunpathogenese der Sarkoidose geklärt werden. In Teilprojekt 3 soll die Rolle der alternativ-aktivierten Alveolarmakrophagen und die Regulation der CCL18-Expression analysiert sowie der bislang noch nicht beschriebene Rezeptor gesucht werden. Zudem soll eine klinisch anwendbare Bestimmung des CCL18-Serumspiegels entwickelt werden. Es soll die angeborene Immunantwort von Sarkoidosepatienten auf diverse bakterielle TLR-Liganden untersucht werden. Dies beinhaltet die Charakterisierung der Immunantwort auf TLR-Stimulation. Zudem soll ein Mausmodell für die Sarkoidose etabliert werden. Therapiestrategien, die in die TLR-Signalkaskade eingreifen, sollen anhand dieses Tiermodells in ihrer Wirksamkeit überprüft werden. Im Teilprojekt 3 soll die Signalkaskade der CCL18-Aktivierung bei Makrophagen untersucht werden. Um die Analyse der CCL18 sowie die Suche nach CCL18 reaktiven Zellen zu vereinfachen, soll der CCL18-Rezeptor identifiziert werden. Um den Beitrag anderer Produkte zu klären, soll bei der alternativen Aktivierung der Makrophagen die CCL18-Produktion inhibiert werden und die Wirkung der so generierten Zellkulturüberstände auf die Aktivierung humaner Lungenfibroblasten getestet werden. Da sich CCL18 als ein guter Surrogatparameter bei der Verlaufsbeurteilung der pulmonalen Fibrose erwiesen hat, soll ein möglichst einfacher Test zur Bestimmung der CCL18-Serum-Konzentration entwickelt werden.

Mutationen des ABCA3 als Ursache diffus parenchymatöser Lungenerkrankungen (DPLD): neue pathogenetische Modelle und Therapieoptionen (TP 1); Deutsche Biobank für DPLD (TP 8)

Die Teilprojekte im Vorhaben verfolgen die folgenden Ziele: TP 1: 1. Untersuchung der Auswirkungen von Mutationen im ABCA3-Gen auf das Lamellarkörperchen der Typ II Lungenzellen; 2. Definition molekularer und zellulärer Pathomechanismen bei ABCA3-Mangel; 3. Wiederherstellung defekter Funktion durch Rettung fehlgefalteter Moleküle; 4. Erstellung eines Tiermodells zur Testung therapeutischer Strategien; TP8: 1. Erstellung und Führung der deutschen Biobank für diffuse parenchymatöse Lungenerkrankungen (DPLD); 2. Biomaterialien sammeln für TP 1-6; 3. Identifikation genetischer DPLD und biochemische Analysen der hydrophoben Surfactantproteine SP-B, SP-C, Lipide; 4. Neue Kandidatengene identifizieren, Transcriptomanalyse. Dafür ist die folgende Arbeitsplanung vorgesehen: TP1: Generierung und Entwicklung von Werkzeugen zum Studium der ABCA3-Genveränderungen; Charakterisierung von Folgen der ABCA3-Genveränderungen, Herstellung von Stammzellen für eine Mauslinie mit gezielt eingebrachten ABCA3-Mutationen mit chronischem Krankheitsbild; Charakterisierung der Mauslinie und Therapieversuche mit antientzündlichen Substanzen. TP8: Erstellung von Biobankdatensatz und Datenschutzkonzept; Installation des Systems, Vorversuchsläufe, Testevaluation. Start, einarbeiten vorhandener Biomaterialien, Verteilung an TP 1-6; Kernserviceleistungen der Biobank, Bearbeitung der eigenen wissenschaftlichen Ziele der Bank. Folgende Ergebnisse werden erwartet: TP1: Erkenntnis der Pathomechanismen der ABCA3-Mangel-Erkrankung, neue Therapien, Erprobung am Tiermodell, Verbesserung der Diagnostik bei Lungenversagen reifgeborener und älterer Patienten.TP8: Bessere Diagnostik und Versorgung seltener Lungenerkrankungen durch Beratungs- und Referenzangebot, Kosteneinsparungen durch frühzeitige und richtige Diagnose.

Netzwerk zellbasierte Verfahren für seltene Lungenerkrankungen (CARPuD)

Bei seltenen Lungenerkrankungen wie Alpha-1-Antitrypsin-Defizienz, Cystischer Fibrose oder Surfactant-Defizienzen eröffnen Stammzell-basierte Verfahren neue Möglichkeiten, um zugrundeliegende Pathomechanismen aufzuklären oder neue therapeutische Ansatzpunkte und mögliche Therapien zu entwickeln. Zur Zeit können solche Erkrankungen noch nicht geheilt werden. Während der ersten Förderperiode sollen murine und humane iPS-Zelllinien generiert werden (Zentralprojekt A, Hannover). Anschließend sollen diese in Kooperation mit den Netzwerkpartnern in vitro in die bei alpha-1-Antitrypsin-Defizienz (P1, Marburg, Hannover), Mukoviszidose (P2, Heidelberg, Hannover) oder bei Surfactant-Defizienz (P3, Hannover) betroffenen Zelltypen differenziert werden. Letztendlich sollen diese Zellen von den o. g. Projektpartnern für Untersuchungen der zugrundeliegenden Erkrankungsmechanismen und für die Evaluation von iPS-basierten Transplantationsstrategien verwendet werden. Die für die erste Förderperiode geplanten Arbeitsprogramme befinden sich noch überwiegend im Bereich der Grundlagenforschung, erst für eine potenzielle zweite Förderperiode würden präklinische Großtierexperimente und im besten Fall Phase I Studien geplant werden.

Koordinator:
Prof. Dr. Ulrich Martin
Medizinische Hochschule Hannover - Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie
Carl-Neuberg-Str. 1
30625 Hannover
Tel.: 0511 532 8820
Fax: 0511 532 8819
E-Mail: martin.ulrich@mh-hannover.de

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Cystische Fibrose - Transplantation von iPS-abgeleiteten Zellen im Tiermodell (TP 2a)

Langfristiges Ziel des Vorhabens ist es eine auf induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) basierende innovative Zellersatztherapie zur Behandlung der Lungenerkrankung bei Zystischer Fibrose (CF) zu entwickeln, welche erstens auf der genetischen Korrektur Patienten-spezifischer Mutationen im CFTR-Gen in autologen iPS in vitro und zweitens auf dem Ersatz erkrankter Zellen in der Lunge mit korrigierten Atemwegszellen in vivo basiert. Um dieses Ziel zu erreichen werden in der ersten Förderperiode "Proof-of-concept"-Untersuchungen mit Hilfe gentechnisch veränderter iPS-basierter Atemwegszellen in einem transgenen Mausmodell für die  CF-Lungenerkrankung durchgeführt. Die Arbeitsplanung umfasst im ersten Jahr die Etablierung von Assays zur Detektion differenzierter Atemwegszellen und von Protokollen zur intrapulmonalen Applikation von iPS im Mausmodell. Im zweiten Jahr ist vorgesehen, iPS-abgeleiteten Atemwegszellen zu transplantieren und die Transplantationseffizienz zu analysieren. Im dritten Jahr erfolgt die Untersuchung therapeutischer Effekte von transplantierten iPS-basierten Atemwegsepithelzellen / Atemwegsvorläuferzellen auf die CF-Lungenerkrankung (pulmonale Mortalität, Atemwegsentzündung, Mukusobstruktion, Gewebe-remodelling) im Mausmodell.

Alpha-1-Antitrypsin-Mangel (TP 1a)

Bei seltenen Lungenerkrankungen wie Alpha-1-Antitrypsin (AAT)-Defizienz, Cystischer Fibrose oder Surfactant-Defizienzen eröffnen Stammzell-basierte Verfahren neue Möglichkeiten, um zugrundeliegende Pathomechanismen aufzuklären oder neue therapeutische Ansatzpunkte und mögliche Therapien zu entwickeln. Zur Zeit können solche Erkrankungen noch nicht geheilt werden und bisher konnten keine „klassischen" Gentherapie-Ansätze erfolgreich entwickelt werden. Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) besitzen eine starke Proliferationsfähigkeit, ein uneingeschränktes Differenzierungspotenzial und lassen sich relativ gut gentechnisch verändern. Im Vorhaben werden Stammzellen so zu Hepatozyten differenziert, dass sie in Empfängerlebern die Antiprotease produzieren. Der Effekt auf die Entwicklung der Lungenerkrankung wird im präklinischen Tiermodell (rauchinduzierter Lungenschaden) untersucht. Während der ersten Förderperiode sollen iPS-Zellen in vitro in Hepatozyten differenziert werden. Diese Zellen sollen anschließend für Untersuchungen eingesetzt werden, in denen die Schutzwirkung im rauchinduzierten Lungenschädigungsmodell getestet wird. Das Teilprojekt 1 (TP 1) wird nach den Arbeitspaketen aufgeteilt in TP 1a (Marburg) und TP 1b (Hannover): TP 1b: Generierung eines Mausmodells für AAT; Teilprojekt 1a: Transplantation von Wild-typ Hepatozyten in PIZ Mäuse; Analyse des hepatischen Phänotyps; Aufbau eines Mausmodells für Schädigungen der Lunge. Ziel des Projektes ist es, in einem international anerkannten Netzwerk zur Behandlung seltener Lungenerkrankungenmit aus iPS-abgeleiteten Zellen neue Therapien für den Alpha-1-Antitrypsin-Mangel zu entwickeln. Zukünftig sollen die grundlagenwissenschaftlich orientierten Projekte in prä-klinischen oder Phase-1 Studien münden, um einen breiten Einsatz von iPS-abgeleiteten Zellen zur Behandlung seltener pulmonaler Erkrankungen in der Regelversorgung zu ermöglichen.

CPA iPS-Plattform; CPB Koordination; alpha-1-Antitrypsin-Defizienz (TP 1b); Zystische Fibrose (TP 2b); Surfactant-Defizienzen (TP 3)

Die Stammzellforschung eröffnet neue Möglichkeiten zur Behandlung seltener und bisher unheilbarer Lungenerkrankungen wie alpha-1-Antitrypsin-Defizienz, Mukoviszidose oder Surfactantdefizienzen. Über die aus adulten Zellen reprogrammierbaren induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) erscheint es erstmals möglich, aus patienteneigenen Zellen nach Korrektur des Gendefektes respiratorische Zellen zu differenzieren und diese zum funktionellen Ersatz des betroffenen Zelltyps zu transplantieren. Ziel des Gesamtprojektes ist die Herstellung von iPS-Zellen, deren Differenzierung in Lungenepithelzellen und Verwendung zur Aufklärung zellulärer bzw. molekularer Pathomechanismen. Daneben sollen zelltherapeutische Therapieansätze in geeigneten Tiermodellen entwickelt und evaluiert werden. Während der ersten Förderperiode sollen iPS-Zellen aus transgenen Mausmodellen hergestellt (ZPA, Hannover)) und in vitro in die bei alpha-1-Antitrypsin-Defizienz (P1, Marburg, Hannover), Mukoviszidose (P2, Heidelberg, Hannover) oder (P3, Hannover) betroffenen Zelltypen differenziert werden. Anschließend sollen diese Zellen von den o. g. Projektpartnern für Untersuchungen der zugrundeliegenden Erkrankungsmechanismen und die Evaluation von iPS-basierten Transplantationsstrategien verwendet werden.

Netzwerk für Erbliche Netzhauterkrankungen (HOPE)

Erbliche Netzhauterkrankungen stellen eine heterogene Gruppe, meist seltener Augenerkrankungen dar. Charakteristisch sind Funktionsausfälle in der Reizaufnahme und Reizweiterleitung innerhalb der Netzhaut, die zum Verlust an Sehschärfe, Erhöhung der Reizschwellen, Einschränkungen oder Ausfällen im Gesichtsfeld, und/oder Farbsehschwächen führen. Die Pathologie betrifft die Photorezeptoren (Stäbchen und/oder Zapfen), das versorgende retinale Pigmentepithel und/oder die verarbeitenden Neuronen erster Ordnung. Mit einer Prävalenz von schätzungsweise 1: 2.500 und ca. 30.000 Betroffenen allein in Deutschland stellen die erblichen Netzhauterkrankungen in ihrer Gesamtheit eine klinisch bedeutsame Erkrankungsgruppe dar – insbesondere auch im Hinblick auf die damit einhergehenden Einschränkungen in der Erwerbsfähigkeit und dem Verlust an Lebensqualität für die Betroffenen. Für die klinische Praxis gibt es bislang keine wirksame Therapie oder Behandlung für Patienten mit erblichen Netzhauterkrankungen.
Übergreifendes Ziel des Netzwerks ist die Erforschung der Klinik, Genetik und Pathophysiologie erblicher Netzhauterkrankungen als Basis für die Entwicklung von Therapiestrategien. Für die Bearbeitung spezifischer Fragestellungen und Aspekte ist das Netzwerk in zwei wissenschaftliche Module gegliedert. Im Modul "Hochauflösende multimodale Diagnostik und Krankheitsfaktoren" sollen einerseits Verfahren zur Diagnostik von Patienten mit erblichen Netzhauterkrankungen verbessert und in die klinische Praxis eingeführt werden. Andererseits sollen Analysen fortschrittlicher Methoden zur Bestimmung der (genetischen) Krankheitsfaktoren das Verständnis für die Ursachen der Erkrankungen verbessern. Im Modul "Identifizierung, Validierung und experimentelle Therapieanwendung neuroprotektiver Substanzen" sollen neue Substanzen geprüft werden, die zum Schutz der Photorezeptoren in das Auge eingebracht werden; außerdem soll diese therapeutische Intervention genauer in Bezug auf Sicherheit und Effektivität untersucht werden.

Koordinator:
Prof. Dr. Bernd Wissinger
Eberhard-Karls-Universität Tübingen
Universitätsklinikum und Medizinische Fakultät
Klinik für Augenheilkunde
Schleichstr. 12-16
72076 Tübingen
Tel.: 07071 29-85032
Fax: 07071 29-5725
E-Mail: wissinger@uni-tuebingen.de
Internet: http://www.rd-hope.de/

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Translation neuer diagnostischer Verfahren und Evaluation experimenteller Therapien (TP 2b)

Das Ziel dieses Teilprojekts ist die Analyse der Sehfunktion und Anwendung bildgebender Verfahren in Maus-Modellen sowie die Evaluierung experimenteller Therapien, gegliedert in drei Phasen. In der 1. Phase wird mittels experimenteller Diagnostik die Wirksamkeit der CellBeads® untersucht. In der 2. Phase werden molekulare Marker der Netzhautdegeneration evaluiert. In der 3. Phase erfolgen präklinische Verlaufsbeobachtungen nach Applikation neuroprotektiver Faktoren bei Mäusen mit Netzhautdegeneration.

Entwicklung von CellBead-Systemen (TP 7)

Dieses Teilprojekt entwickelt das CellBead-System, welches der immunisolierten Implantation Wirkstoff-sezernierender Zellen zu therapeutischen Zwecken dient. Im Netzwerk soll das Auge als mögliches Zielorgan für die Applikation neurotropher Faktoren mit Hilfe des CellBead-Systems evaluiert werden. Hierfür werden zunächst die sich in einer klinischen Studie befindlichen GLP-1-CellBeads eingesetzt und für präklinische Anwendungen in murinen Testmodellen optimiert. Potenziell therapeutische Effekte von GLP-1 auf Erbliche Netzhauterkrankungen werden so ebenfalls untersucht. Ferner soll das CellBead-System um ausgewählte, im Verbund als potenziell therapeutisch identifizierte Faktoren erweitert werden. Die Verkapselung von Zellen zu CellBeads beruht auf patentierten Prozessen und erfolgt über den gesamten Planungszeitraum des Projektes. Das hierfür benötigte Biopolymer Phycomer wird ebenfalls regelmäßig aus Algenrohmaterial nach der CellMed-eigenen, auf Patenten beruhenden Standardvorschrift aufgereinigt. Der Verkapselungsprozess wird dabei modifiziert, um miniaturisierte GLP-1-CellBeads (< 200 µm) für den Einsatz in murinen Tiermodellen zu erhalten. Im Netzwerk werden diese Beads auf prinzipielle Eignung und therapeutische Effekte getestet. Zur Erweiterung des CellBead-Systems werden dann gentechnisch veränderte Faktor-sezernierende Zelllinien hergestellt und deren CellBeads für präklinische Versuche sowie humane Anwendungen etabliert. Bei erfolgreichem Projektverlauf wird ein therapeutisch wirksames CellBead-System für retinale Erkrankungen etabliert, das in klinische Studien übertragen werden kann.

Validierung und Transfer retinaler neuroprotektiver Faktoren in die dystrophische Retina (TP 5)

Dieses Teilprojekte umfasst folgende Arbeitspakete: 1) Testung und Evaluierung von Kandidatenproteinen für intrinsische neuroprotektive Funktionen (Exprimierung in Zelllinien und in vitro-Testung auf Neuroprotektion); 2) Bei positiven Kandidaten werden die entsprechenden Zelllinien in Mausmodelle für retinale Degeneration eingebracht und das therapeutische Potenzial der Kandidaten überprüft; 3) Validierung neuroprotektiver Faktoren für retinale Photorezeptorzellen und 4) Zellbasierende Übertragung (in Form von CellBeads) neuroprotektiver Kandidatenproteine in biologische Modelle retinaler Degeneration.

Etablierung einer integrierten molekulargenetischen Diagnostik bei erblichen Netzhautdystrophien (TP 3)

Im Teilprojekt 3 soll eine innovative Diagnostik für erbliche Netzhauterkrankungen etabliert werden. Um die 72 Krankheitsgene auf dem Affymetrix-DNA-Chip zu sequenzieren, müssen zunächst 1.048 genomische Dann-Fragmente in einer Multiplex-PCR-Reaktion amplifiziert werden. Ein durchschnittliches Multiplexing von etwa fünf bis sechs Fragmenten pro PCR-Reaktion wird hierbei angestrebt. Um eine zeitlich adäquate Auswertung der etwa drei Millionen Datenpunkte zu gewährleisten ist die Entwicklung einer speziellen Software erforderlich. Mit dieser innovativen Vorgehensweise wird es möglich sein, Ratsuchenden und Patienten mit erblichen Netzhauterkrankungen genaue Abschätzungen für Wiederholungsrisiken bzw. präzisere Informationen zu den Krankheitsursachen geben zu können. Aufgrund der Komplexität der Analysen werden diese Untersuchungen nur in Begleitung mit einer augenärztlichen und humangenetischen Fachexpertise durchgeführt werden. Dazu werden zunächst vier Zentren in Berlin, Siegburg/Bonn, Regensburg und Tübingen etabliert, die speziell geschulte Ansprechpartner aus dem Bereich der Ophthalmologie und der Humangenetik zusammenbringen. In einer eigens dafür konzipierten Datenbank werden sowohl definierte klinische als auch umfassende humangenetische Daten zusammengetragen. Damit soll die Grundlage geschaffen werden, um diese neue Technologie auch für grundlagenwissenschaftliche Fragen zu nutzen und eventuell zu neuen Definitionen von Krankheitsbildern zu kommen.

Hochauflösende multimodale Diagnostik (TP 1); Translation neuer diagnostischer Verfahren und Evaluation experimenteller Therapien (TP 2a); Modifier-Faktoren und funktionelle Bewertung von Sequenzvarianten (TP 4); Kooperation, Koordination und Kommunikation (TP 8)

Die Teilprojekte im Vorhaben verfolgen die folgenden Ziele: TP 1: 1) Implementierung funktioneller und bildgebender Messverfahren zur Generierung quantifizierbarer Phänotypdaten; 2) Anwendung von Multimodal Multidimensional Correlation Mapping (MDCM) bei definierten Krankheitsbildern; 3) Überführung von MDCM in die klinische Routine und Vergleich der Daten von Patienten und Tiermodellen. TP 2: 1) Entwicklung quantitativer Bildgebung nach dem Optische Kohärenz-Tomographie -Verfahren (OCT) bei Tiermodellen; 2) Implementierung und Evaluation von Funktionsanalyse und quantitativer Bildgebung in der klinisch-diagnostischen Routine; 3) Evaluierung verschiedener Therapieanwendungen am Tiermodell. TP 4: 1) Identifizierung von Einzelnukleotid-Polymorphismen (cSNPs) in retinalen Genen; 2) Quantifizierung allelischer Expression und Identifizierung von Promotorvarianten; 3) Reportergen-Analysen zur Validierung von Promotorvarianten; 4) Promotorvarianten bei Patienten und Korrelation mit klinischen Daten. TP 8: 1) Organisation und Durchführung der Konsortial- und Board-Meetings;.(2) Berichts- und Protokollwesen; 3) Presse- und Öffentlichkeitsarbeit; 4) Organisation und Durchführung der jährlichen Forschungskonferenz und 5) Nationale und internationale Repräsentanz des Konsortiums.

Netzwerk Angeborene Störungen der Blutbildung

Das Netzwerk zu angeborenen Störungen der Blutbildung (congenital bone marrow failure syndromes - bmfs) schließt alle unterschiedlichen Erkrankungen ein, die durch eine Reduktion reifer Blutzellen (Erythrozyten, Thrombozyten, neutrophile Granulozyten) charakterisiert sind. Die ineffektive Produktion des Knochenmarks führt zu einer peripheren Panzytopenie oder Verminderung einzelner Zellreihen, z. B. angeborene Neutropenia, angeborene Thrombozytopenien, angeborene hypoplastische Anämien (Diamond-Blackfan Anämie, congenitale dyserythropoetische Anämien) und angeborene aplastische Anämie (Fanconi-Anämie).
Das Netzwerk wird mit der erfolgreichen Sammlung von Langzeitverlaufsdaten fortfahren, nach neuen Genveränderungen suchen, den Genotyp mit dem Phänotyp korrelieren, Patienten und Ärzte weiterbilden und die diagnostischen Abläufe und Behandlungen optimieren. Das neue Kernprojekt wird seinen Fokus auf die molekulare Basis der Leukämogenese und die Entwicklung von Panzytopenie richten.

Koordinator:
Prof. Dr. Karl Welte
Medizinische Hochschule Hannover
Abt. Kinderheilkunde IV
Päd. Hämatologie/Onkologie
Carl-Neuberg-Straße 1
30625 Hannover
Tel.: 0511 532-6719 / 557105
Fax: 0511 557106
E-Mail: info@bone-marrow-failure-syndromes.de
Internet: http://www.bone-marrow-failure-syndromes.de/

1. Förderphase

Vorhaben: 01GM0307, 01GM0312, 01GM0313, 01GM0314
Laufzeit: 01.07.2003 bis 30.06.2007
Fördersumme: 1,4 Mio. €

2. Förderphase

Vorhaben: 01GM0618
Laufzeit: 01.10.2006 bis 31.03.2009
Fördersumme: 1,1 Mio. €

3. Förderphase

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Vergleich der komplexen genomischen Veränderungen in der Entwicklung von MDS/AML bei den heriditären BMF-Syndromen Fanconi-Anämie und kongenitalen Neutropenie (TP 1.3.3); Erstellen von Genotyp-Phänotyp-Korrelationen in FANCD1 und FANCD2 Patienten (TP5.1)

Ziel des Teilprojektes 1.3.3 ist die vergleichende Untersuchung zu den genetischen Veränderungen von akuten myeloischen Leukämien, die in Fanconi-Anämie (FA)-Patienten aufgund der erhöhten Chromosomenbrüchigkeit und in Patienten mit schwerer congenitaler Neutropenie (SCN) aufgrund der chronischen Überstimulation der Hämatopoese mit G-CSF entstehen. So sollen Kandidatengene für eine maligne Transformation von Zellen von Patienten mit angeborenen Erkrankungen der Blutbildung identifiziert werden. Diese Gene sind auch für die Pathogenese spontan auftretender Malignome der myeloischen Reihe von besonderer Bedeutung. Ziel des TP5.1 ist die Entwicklung von Testsystemen in vitro, um eine Aktivität von Spleissmutationen bei hereditären monogenetischen Erkrankungen bestimmen zu können. Diese Aktivitätsanalysen sind dann im Netzwerk für bmfs wichtig, um genauere Genotyp-Phänotyp-Korrelationen herstellen zu können. Dafür ist die folgende Arbeitsplanung vorgesehen: 1. Etablierung der Hochdurchsatzsequenzierung (TP1.3.3) anhand von FA AML-Zellinien mit genomischen Veränderungen; 2. Sammlung, Aufreinigung und Analyse von primären AMLs von FA- und SCN-Patienten mit AMLs. Generierung der Konstrukte zur Aktivitätsbestimmung von Spleissmutationen (TP5.1) und Einbau bekannter Mutationen zur Geno/Phänotypkorrelation. Langfristig kann so im Rahmen des bmfs-Netzwerkes und in Kooperation mit den deutschen pädiatrischen AML- und ALL-Therapieoptimierungsstudien bei Kindern und Jugendlichen eine gezieltere Therapie von Patienten mit maligner Transformation eines myeloischen Vorläufers im Knochenmark erfolgen und so die langfristigen Überlebenswahrscheinlichkeiten und die Lebensqualität der Patienten verbessert werden.

Kongenitale Dyserythropoethische Anämien: Molekulare Analyse und Diagnose auf der Basis eines umfassenden deutschen CDA-Registers (TP 4.2)

Die kongenitalen dyserythropoetischen Anämien (CDAs) sind eine heterogene Gruppe von angeborenen Störungen der Erythropoese. Aufgrund der charakteristischen morphologischen Veränderungen der Erythroblasten werden die Erkrankungen dieser Gruppe in verschiedene Typen klassifiziert: CDA I, CDA II, CDA III und so genannte CDA-Varianten. Die rechtzeitige korrekte Diagnose erlaubt eine hocheffektive supportive Therapie. Um die Situation zu verbessern, stellt dieses Projekt folgende Arbeitsplanung auf: 1. Vervollständigung und Erweiterung der Datenbank des Deutschen CDA-Registers und eine Verstärkung der Qualitätskontrolle in Hinsicht auf die Richtigkeit der Diagnose und der Erfassung der Komplikationen. Diese Datenbasis ist der Ausgangspunkt für molekulare Studien, bei denen insbesondere die Genotyp-Phänotyp-Korrelationen an einer größeren Anzahl von Patienten untersucht werden sollen; 2. Identifikation der molekularen Basis möglichst aller bekannten CDA-Patienten durch Differenzierung des CDAN1- und des kürzlich entdeckten CDAII-Gens, sowohl bei den Patienten selber als auch bei ihren direkten Verwandten; 3. Identifikation der molekularen Basis und der Pathophysiologie von CDA-Fällen, die bisher nicht qualifiziert sind, wobei der Analyse von Kandidatengenen besondere Beachtung geschenkt wird. Eine Aufklärung ist der einzige Weg die Prognose dieser häufig besonders schwer betroffenen Patienten durch neue Therapien zu verbessern, wie dies bei CDA I und bei CDA II in den vergangenen Jahren bereits gezeigt werden konnte.

Diamond-Blackfan-Anämie: Entdeckung von neuen Genen und Genotyp-Phänotyp-Korrelation (TP 4.1)

Das Vorhaben verfolgt die folgenden Ziele: 1. Beschreibung und Charakterisierung von pathogenetisch relevanten Mutationsvarianten in bisher bekannten DBA-Genen sowie die Entdeckung neuer, mit DBA assoziierter Gene; 2. Die Erforschung von Korrelation zwischen Genotyp und Phänotyp bei der DBA; 3. Evaluierung der funktionellen Effekte der neu identifizierten Mutationen; 4. Die Etablierung eines Komplementationsgruppen-Tests zur effizienten Identifizierung der mutierten DBA-Gene. Dazu sind die folgenden Arbeitsschritte notwendig: a) Sequenzierung der bekannten DBA-Gene: RPS19, RPS24, RPS17, RPL5, RPL11, RPL35a, und weiterer ribosomaler Gene; parallel Durchführung des hochauflösenden genomischen Scans mittels SNP-array und RNA interference screen in CD34+ Progenitorzellen zur Entdeckung neuer DBA-Gene mit deren anschließender funktioneller Charakterisierung; b) Komplementationsgruppen-Analyse der mutierten Gene mittels retroviralen Gentransfers; c) Korrelationsanalyse zwischen Genotyp und Phänotyp in DBA-Patienten. Die Mutationsanalyse wird die Diagnostik der DBA entscheidend verändern und die Qualität der Beratung inklusive der genetischen Beratung verbessern und langfristig gewährleisten. Mittelfristig können auf der Basis der genetischen Diagnostik vermutlich gezieltere Therapieformen etabliert werden. Die Charakterisierung der funktionellen Bedeutung der DBA-Gene soll neue Erkenntnisse über die Pathogenese dieser ribosomalen Erkrankung liefern. Letztlich soll durch die erfolgreiche Etablierung von Komplementationsgruppen-Testung die Diagnostik effizienter gestaltet werden.

Evaluation der Lebensqualität und Lebenssituation bei Patienten mit angeborenen Knochenmarkserkrankungen (TP 1.4)

Ziel des Projekts ist die Beschreibung und Analyse der Lebensqualität von Patienten mit der Diagnose einer congenitalen Neutropenie, bzw. Diamond-Blackfan-Anämie, congenitalen dyserythropoetischen Anämie, congenitalen Amegakryozytose, Thromozythopenie bzw. Fanconi-Anämie, durch 1. Identifikation von Risikogruppen mit schlechter Lebensqualität und eingeschränkten Lebensbedingungen; 2. Entwicklung von Informations-Support-Tools; 3. Evaluation des Nutzens der Informations-Support-Tools innerhalb des Netzwerks Kongenitaler Knochenmarkserkrankungen. Lebensqualität (QoL) und Lebensbedingungen (CoL) werden mit einem standardisierten Instrumentarium zu zwei Zeitpunkten erhoben (E1 und E2). Die initiale Erfassung wird sofort nach Start des Projektes bei allen registrierten Patienten mit den o.g. Erkrankungen durchgeführt. Die zweite Erfassung erfolgt 2,5 Jahre nach der ersten Befragung mit dem gleichen Instrumentenset, erweitert um Fragen zur Nützlichkeit der im Verlauf gegebenen Informations-Support-Tools. Patienten, die bereits an der Pilotbefragung teilgenommen haben, werden in die E2-Befragung miteinbezogen. Die Kenntnis über die Lebensqualität und Lebenssituation der Patienten mit angeborenen Knochenmarkserkrankungen innerhalb des Netzwerkes ermöglicht eine Einbeziehung dieser Faktoren in Planung von Information und psychosozialer Versorgung dieser Patienten. Die Ergebnisse können ebenso in die Planung von medizinischen Versorgungs- und Therapiestrategien einbezogen werden. Das Projekt hat darüber hinaus Modellcharakter für die Erfassung und Bewertung von QoL und CoL bei anderen chronischen Erkrankungen.

Teilprojekte 1.1, 1.2, 1.2.1, 1.3, 1.3.2, 2.1, 2.2, 2.3 und 3.1

Das Netzwerk wird mit der erfolgreichen Sammlung von Langzeitverlaufsdaten fortfahren, nach neuen Genveränderungen suchen, den Genotyp mit dem Phänotyp korrelieren, Patienten und Ärzte weiterbilden und die diagnostischen Abläufe und Behandlungen optimieren. Das neue Projekt wird seinen Fokus auf die molekulare Basis der Leukämogenese und die Entwicklung von Knochenmarkaplasie richten. Fortlaufende erkrankungsspezifische und gemeinsame Datenauswertungen zur Genotyp-Phänotyp-Analyse, Adaptation von Datensätzen und Variablen, Sequenzierung bekannter Gene, Suche nach neuen krankheits-verursachenden Genen und Genen, die in die Leukämogenese involviert sind. Über das nationale Netzwerk hinaus sind europäische und internationale Kooperationen mit Patientenorganisationen und Expertengruppen im Bereich der bmfs bereits etabliert oder geplant. Das Projekt wird durch die Identifikation von Erkrankungs-Subtypen und Genotyp-Phänotyp-Korrelation die Diagnostik und Beratung von Patienten mit bmfs entscheidend verbessern und weiterhin zu einer verbesserten Diagnostik von Pathomechanismen, die zur Leukämie führen und evtl. eine gezieltere Therapie erlauben führen. Weitere Studien zur Identifizierung von noch unbekannten Mutationen/Genen können angeschlossen werden.

Netzwerk Leukodystrophie (Leukonet)

Leukodystrophien sind seltene, genetisch bedingte neurologische Erkrankungen, bei denen es zum Verlust des Myelins, eines der Hauptbestandteile der weißen Substanz des Nervensystems kommt. Die Patienten leiden an schwersten neurologischen Symptomen, an denen sie letzten Endes versterben. Klinisch sind diese Erkrankungen ähnlich, aber ihre molekularen Ursachen sind sehr heterogen. Nur bei etwa der Hälfte der Patienten kann die Diagnose heute eindeutig gestellt werden, bei der anderen Hälfte handelt es sich um noch unklassifizierbare Formen von Leukodystrophien. Das Leukonet besteht aus klinischen und grundlagenwissenschaftlich orientierten Arbeitsgruppen. In den klinischen Teilprojekten sollen die klinischen Verlaufsformen bekannter Leukodystrophien genauer beschrieben werden und unter den unklassifizierbaren Formen neue klinische Entitäten erkannt und definiert werden. Dazu wurde eine Datenbank aufgebaut, in der alle relevanten Daten von Patienten mit Leukodystrophien gespeichert werden. Die grundlagenwissenschaftlich orientierten Teilprojekte befassen sich mit der molekularen Pathogenese, der Verbesserung der Diagnostik sowie mit Fragen zur Therapie der Leukodystrophien. Weiterhin wird eine Informationsplattform für Patienten und betreuende Ärzte aufgebaut, um diagnostische Abläufe zu beschleunigen und eine zeitgemäße, neuesten Erkenntnissen folgende Betreuung der Patienten auch durch Nichtspezialisten möglich zu machen. Ferner pflegt das Netzwerk enge Kontakte zu Patientenorganisationen.

Koordinator:
Prof. Dr. Volkmar Gieselmann
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Institut für Physiologische Chemie
Nußallee 11
53115 Bonn
Tel.: 0228 73 2411
Fax: 0228 73 2416
E-Mail: gieselmann@institut.physiochem.uni-bonn.de
http://www.leukonet.de/

1. Förderphase

Vorhaben: 01GM0309
Laufzeit: 01.08.2003 bis 30.09.2006
Fördersumme: 1,8 Mio. €

2. Förderphase

Vorhaben: 01GM0640, 01GM0641, 01GM0642, 01GM0643, 01GM0644
Laufzeit: 01.10.2006 bis 30.11.2008
Fördersumme: 2,1 Mio. €

3. Förderphase

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Koordination (TP 11); Tiermodell Metachronatische Leukodystrophie (TP 9)

In TP 9 des Leukonet werden Methoden entwickelt, die es erlauben sollen therapeutisch wirksame Substanzen zur Behandlung der Metachromatischen Leukodystrophie zu identifizieren. Desweiteren befasst sich das Projekt mit pathogenetischen Fragen. Es wird untersucht inwieweit die Sulfatidspeicherung Einfluss auf die Myelinzusammensetzung hat und wie sie die Eigenschaften von Neuronen verändert. Die Netzwerkkoordination (TP 11) ist ebenfalls in Bonn angesiedelt. Im TP 9 werden größere Mengen löslicher Cerebrosidsulfotransferase dargestellt und ein Verfahren entwickelt, welches erlaubt die Enzymaktivität robust im Hochdurchsatzverfahren zu messen. Im pathogenetischen Teil wird eine Myelinproteomanalyse durchgeführt und es werden akute hippocampale Slices verwendet, in denen durch Patch-Clamp Techniken die elektrophysiologischen Eigenschaften lipidspeichernder Neurone untersucht werden. Im Bereich der Netzwerkkoordination liegt der Schwerpunkt der Arbeiten in der Planung und Durchführung von Netzwerktreffen, der Außendarstellung des Leukonet insbesondere gegenüber Betroffenenorganisationen und der Internationalisierung des Patientenregisters. Die Ergebnisse aus TP 9 können möglicherweise in der Zukunft zur Entwicklung therapeutisch wirksamer Substanzen führen. Die Ergebnisse aus den pathogenetischen Untersuchungen werden die Grundlage für sich anschließende wissenschaftliche Projekte liefern. Durch die Zusammenarbeit der Teilprojekte dieses Vorhabens mit den anderen Partnern im Leukonet werden Forschungskapazitäten gebündelt, um letztendlich zum Nutzen der Betroffenen Synergien zu erzielen.

Charakterisierung und longitudinale Dokumentation von Patienten mit Spätmanifestation von Leukodystrophien (LOL) mit Schwerpunkt von MLD, GLD und unklassifizierten Leukodystrophieformen (TP 4)

Die Ziele des Vorhabens beinhalten 1.) die Erweiterung des Kollektivs adulter Patienten mit MLD und GLD; 2.) die prospektive Untersuchung des natürlichen Erkrankungsverlaufs adulter Verlaufsformen der MLD und GLD, um aussagekräftige und belastbare Daten für die Planung zukünftiger Therapiestudien zu erhalten; 3.) die Entwicklung von Biomarkern zur Einschätzung der Erkrankungsdynamik und 4.) die Beschreibung neuer Leukodystrophieformen im Erwachsenenalter und Klonierung der verantwortlichen Gene. Dafür sind die folgenden Arbeiten geplant: 1.) Die Rekrutierung weiterer Patienten mit adulten Formen der MLD und GLD über enge Kooperation mit internationalen Patienten Selbsthilfeorganisationen und einen Internet-basierten Fragebogen mit Patienten-gesteuerten Datensätzen; 2.) die genetische Charakterisierung in den beteiligten Netzwerkzentren; 3.) die Einladung ausgewählter Patienten auch aus dem benachbarten Ausland für standardisierte Verlaufsbeobachtungen; 4.) die Quantifizierung kognitiver Einschränkungen und motorischer Defizite über validierte Scores und Tests; 5.) die Durchführung standardisierter elektrophysiologischer Untersuchungen der langen sensiblen und motorischen Bahnen des peripheren und zentralen Nervensystems mittels Neurographie, somatosensorisch evozierten Potenzialen und motorisch evozierten Potenzialen sowie Untersuchungen der Hör- und Sehbahn mittels akustisch evozierter und visuell evozierter Potenziale; 6.) die Quantifizierung der cerebralen Atrophie mittels MRT, 7.) die metabolische Analyse der Marklagerläsionen mittels MR-Spektroskopie; 8.) regelmäßige Wiederholung der Untersuchungen in 12-Monats-Abständen und 9.) standardisierte, umfassende klinische, bildgebende und elektrophysiologische Untersuchung von adulten Patienten mit unklassifizierten Leukodystrophien.

Molekulare Mechanismen der Axondegeneration in Mausmodellen erblicher Leukosystrophien (TP 7)

Leukodystrophien betreffen primär Oligodendrozyten und Myelin. Ein Hauptfaktor der klinischen Symptomatik ist jedoch der sekundäre, progressive Verlust von Axonen. In diesem Vorhaben sollen die biochemischen und metabolischen Grundlagen identifiziert werden, mittels derer Myelin Axone langfristig sichert. Dies ist ein wichtiger Schritt, um rationale Behandlungsstrategien zu entwickeln, die den Axonverlust bei Leukodystrophien verhindern könnten. Bereits etablierte und neu zu generierende Leukodystrophie-Tiermodelle sollen molekular, biochemisch und histologisch analysiert werden, u. a. Mausmodelle der Pelizaeus-Merzbacher Erkrankung und der Adrenoleukodystrophie. Mit dieser präklinischen Forschung an Tiermodellen soll die Grundlage für die Entwicklung rationaler Therapiekonzepte für Patienten mit Myelinerkrankungen gelegt werden.

Teilprojekte 02, 03, 06 und 10

Leukodystrophien sind seltene, genetisch bedingte Erkrankungen der weißen Substanz des Gehirns und Rückenmarks, die zu schwerwiegenden Behinderungen führen. Neben klassischen gut bekannten Leukodystrophien sind in den letzten Jahren zahlreiche neue Leukoenzephalopathien beschrieben worden. Hierzu zählen zystische Leukoenzephalopathien und Pelizaeus Merzbacher-ähnliche Erkrankungen. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl gänzlich ungeklärter Leukodystrophien. Im Rahmen des Vorhabens soll das Spektrum der Genotypen und Phänotypen von neueren und unklaren Leukodystrophieformen untersucht werden. Als Hilfe zur Diagnosestellung sollen multiparametrische Magnetresonanz-Untersuchungen zur Etablierung wegweisender MR-Befundmuster identifiziert werden. Zur Klärung des Pathomechanismus sollen für einzelne Leukodystrophien Zell- und Tiermodelle generiert werden. Als neuartiger Therapieansatz soll die Wirksamkeit einer partiellen Rückgewinnung enzymatischer Aktivität durch Proteaseinhibitoren am Beispiel der Metachromatischen Leukodystrophie und Globoidzell-Leukodystrophie geprüft werden. Klinische und grundlagenwissenschaftliche Daten von bereits dem Leukonet bekannten Patienten sollen re-evaluiert bzw. neu erhoben werden. Die Rekrutierung weiterer Patienten wird über die Erhebungseinheit für seltene pädiatrische Erkrankungen (ESPED) erfolgen. Die Multiparametrische Magnetresonanz-Untersuchungen umfassen MR-Tomographie, quantitative lokalisierte single-voxel MR-Spektroskopie, Diffusions-Tensor Imaging und Magnetisations-Transfer. In verschiedenen Zellkultursystemen und im Mausmodell werden funktionelle Auswirkungen von Mutationen in Leukodystrophiegenen untersucht werden. Der therapeutische Einsatz von Proteaseinhibitoren wird in Patientenfibroblasten mit ausgewählten Missense-Mutationen im Arylsulfatase A- und Galactocerebrosidase-Gen untersucht werden.

Natürlicher Verlauf der metachromatischen Leukodystrophie (MLD) und Globoidzell Leukodystrophie (M. Krabbe) im Kindes- und Jugendalter (TP 1), Zelltherapie bei MLD (TP 5)

Die metachromatische Leukodystrophie (MLD) und Globoid Zell Leukodystrophie (GCL) sind seltene, genetisch bedingte und letal verlaufende Erkrankungen, die sich hauptsächlich in der Kindheit und Adoleszens manifestieren. Die Analyse des klinischen Verlaufs ist von aktuellem klinischem Interesse insbesondere im Hinblick auf neue Therapieoptionen wie hämatopoetischer Stammzelltransplantation (HSCT) und Enzymersatztherapie (EE). Zur Zeit stellt die Knochenmarktransplantation die Basis dar, auf der neue zelluläre therapeutische Optionen entwickelt werden können, die darauf abzielen, einen kontinuierlichen endogenen Enzymersatz zu ermöglichen. In TP 1 des Leukonet werden die Geburtsprävalenz und der natürliche Verlauf von MLD und GCL mit standardisierten Scores für klinische Parameter - wie Motorik - und zerebrale Bildgebung untersucht. Dieses Instrumentarium wird auch zur Verlaufsbeobachtung unter Therapie eingesetzt. Weiterer Schwerpunkt ist die Beratung der betroffenen Patienten und ihrer Familien. Die Datenerfassung und Qualitätssicherung für die klinischen Projekte des Leukonet wird in Tübingen koordiniert. Im Rahmen des TP 5 werden zudem das klinische Potenzial der mesenchymale Stromazellen (MSC) in vitro und in einem Arylsulfatase A (ASA)-defizienten Mausmodell untersucht und ein klinisches Versuchsprotokoll Phase I/II zur Therapie mit HSC in Kombination von MSC entwickelt. Das tierexperimentelle TP wird präklinische Daten liefern, die die Basis für eine sichere Umsetzung der Kotransplantationsstrategie von HSC und MSC in der klinischen Situation bieten werden.

Netzwerk Epidermolysis bullosa (EB-Netz)

Das Netzwerk Epidermolysis bullosa befasst sich mit der Epidermolysis bullosa (EB), einer Gruppe von erblichen kutanen Fragilitätssyndromen, die durch lebenslange traumainduzierte Blasenbildung der Haut und Schleimhäute einhergeht. Die chronische Haut-Fragilität hat einen hohen persönlichen, medizinischen und sozio-ökonomischen Einfluss auf das Leben der Patienten und ihrer Angehörigen. Zurzeit existiert noch keine kausale Therapie für die EB. Die Ziele des Vorhabens sind: 1) Konsolidierung von effizienten Diagnostik- und Therapie-Zentren in Deutschland; 2) Aktive Patientenrekrutierung durch Informationen und Steigerung des Bewusstseins für die EB(-Forschung) und andere seltene Erkrankungen durch Webseiten, Artikel, Vorträge, Schulungen, Zusammenarbeit mit Patientenvertretern und Medien; 3) Erweiterung der EB-Datenbank mit Patientenregister/Materialbank als Voraussetzung für innovative Erforschung der Krankheitsmechanismen und entsprechenden Therapiemaßnahmen; 4) Verständnis der molekularen Mechanismen der epidermalen Adhäsion an Basalmembranen, insbesondere der Protein-Protein- und Zell-Ligand-Interaktionen; 5) Entwicklung von molekularen Therapie-Strategien für EB; 6) Etablierung von Inter-Netzwerk-Kooperationen als Basis für größere Konsortien und dauerhafte Strukturen. Von der geplanten Forschung werden wichtige neue Kenntnisse über die Pathophysiologie der EB erwartet. Ein Verständnis der Schlüsselvorgänge der Pathogenese wird neue diagnostische und therapeutische Anwendungen liefern und einen Effekt bezüglich diagnostischer Dienstleistungen, Prognose, genetischer und präventiver Beratung, Pflege sowie Betreuung von EB-Patienten haben.

Koordinatorin:
Prof. Dr. med. Leena Bruckner-Tuderman
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Universitätsklinikum Freiburg
Universitäts-Hautklinik
Hauptstraße 7
79104 Freiburg
Tel.: 0761 270-6614
Fax: 0761 270-6791
E-Mail: eb-zentrum@uniklinik-freiburg.de
Internet: http://www.netzwerk-eb.de/

1. Förderphase

Vorhaben: 01GM0301
Laufzeit: 01.06.2003 bis 30.09.2006
Fördersumme: 1,6 Mio. €

2. Förderphase

Vorhaben: 01GM0611, 01GM0612, 01GM0614, 01GM0615, 01GM0616, 01GM0617
Laufzeit: 01.10.2006 bis 30.09.2008
Fördersumme: 1,5 Mio. €

3. Förderphase

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Modulation der Chaperonenmaschinerie durch Co-Chaperone und kleine Moleküle für die Therapie der Epidermolysis bullosa simplex (EBS) (TP 7)

In diesem Projekt wird die Aggregation von mutiertem Keratin 5 und Keratin 14, wie es bei der EBS vorkommt, mit Imaging-Techniken dargestellt. Diese Aggregation ist oft durch Hochregulation von Chaperonen begleitet und es soll getestet werden, ob Modulation der Chaperonenmaschinerie durch Behandlung mit Co-Chaperonen und anderen kleinen Molekülen die Faltung der Keratine positiv - oder negativ durch Einleitung von Degradationsprozessen - beeinflussen kann. Dazu ist die folgende Arbeitsplanung vorgesehen: 1. Charakterisierung bekannter und Identifizierung neuer Co-Chaperone (Jahre 1 und 2); 2. Beeinflussung der Chaperon/Proteasomenmaschinerie mittels chemischer und pharmakologischer Chaperone (Jahre 2 und 3); 3. Analyse von Chaperon-Aktivatoren/Inhibitoren in EBS-Mausmodellen (Jahr 3). In Zukunft sollen wirksame Moleküle als Therapeutika für EBS getestet werden.

Suprastrukturelemente der dermo-epidermalen Junktionszone und deren Abnormitäten bei Epidermolysis bullosa (TP 6)

Dieses Projekt setzt moderne biochemische Methoden zur Suprastrukturisolierung ein, um authentische Strukturaggregate von Proteinen der papillären Dermis, der dermo-epidermalen Junktionszone (DEJZ) oder des Zytoskeletts der basalen Keratinozyten zu untersuchen. Suprastrukturen aus Laminin a3-defizienter Haut und Kerationozyten, aus der Haut der Mäuse mit Keratinmutationen - vor und nach Behandlung mit Chaperonen - sowie Verankerungsfibrillen aus hypomorphen DEB-Mäusen vor und nach Fibroblastentherapie werden mittels qualitativer und quantitativer Anlayse der Proteinzusammensetzung und Immnogold - EM untersucht. Im ersten Jahr wird die Suprastruktur-Analyse von Netzwerken der Lamina densa und der Lamina lucida der DEJZ vervollständigt. Daneben werden kovalente Crosslinks zwischen Kollagen VII (Verankerungsfibrillen) und Kollagen I (dermale Kollagenfibrillen) isoliert und massenspektrometrisch identifiziert. Im zweiten Jahr wird der Schwerpunkt bei der Untersuchung der Suprastrukturen genetisch manipulierter Tiere liegen. Auch werden erste Suprastruktur-Rekonstitutionsexperimente begonnen, welche über den Förderzeitraum hinaus verfolgt werden sollen. Im dritten Jahr und über das Projektende hinaus wird die Suprastrukturanalyse an Biopsien ausgewählter EB-Patienten durchgeführt.

Mausmodell für junktionale Epidermolysis bullosa (TP 4); Zelluläre und molekulare Interaktionen von Laminin 332 der dermo-epidermalen Junktion: Analyse der Veränderung bei JEB (TP 5)

Ziel des Teilprojekts 4 (TP4) ist es einerseits eine Gewebebank mit Biopsien und eine Keratinozytenzellbank mit bekannten Keratinmutationen und möglichen anderen Gendefekten für weiterführende zellbiologische, biochemische und gentherapeutische Experimente aufzubauen, andererseits ein konditionales Mausmodell für JEB herzustellen. Teilprojekt 5 (TP5) erforscht zelluläre und molekulare Interaktionen eines neuen Isoforms von Laminin 332, der a3B-Kette an der dermo-epidermalen Junktion. Die verschiedenen spezifischen molekularen Aggregate dieser Kette und ihre Funktionen bei der Zelladhäsion und -migration werden charakterisiert. Dafür ist die folgende Arbeitsplanung vorgesehen: TP4: Charakterisierung der Basalmembranstrukturen, ihren Turnover und Funktionen auf zellulärer und molekularer Ebene: 1. Generierung der konditionalen LAMA3-Knockout-Maus; 2. Phänotypische und morphologische Analyse der LAMA3-Knockout-Maus; 3. Ultrastrukturelle Analyse der Basalmembran in LAMA3-Knockout-Mäusen; 4. Gentherapie Ansätze: Erstellung des lentiviralen LAMA3-Vektors und Transplantationsexperimente. TP5: An der Pathogenese der JEB sind vermutlich auch die unterschiedlichen Laminin 332-Isoformen beteiligt; dies wird mit zellbiologischen, proteinchemischen und molekularbiologischen Methoden eruiert.

Kollaborative Informations- und Kommunikationsinfrastruktur (TP 2)

Das primäre Ziel des Teilprojekts 2 (TP 2) besteht in der Implementierung und dem Betrieb einer kollaborativen Infrastruktur für den Datenaustausch sowohl innerhalb des Projektes als auch mit der Öffentlichkeit. Wesentliche Komponenten sind ein System zur dezentralen Datenerhebung (Remote Date Entry, RDE) sowie eine Plattform für die Web-basierte Kommunikation innerhalb des Netzes sowie mit der Öffentlichkeit. In der dritten Förderphase stehen die Weiterentwicklung des RDE-Systems mit besonderem Fokus auf die Integration der Patienten in den Datenerhebungsprozess sowie den Austausch eines Kerndatensatzes mit kooperierenden Forschungsgruppen. Der erste Schritt zur Etablierung eines gemeinsamen EB-Kerndatensatzes besteht in der Selektion relevanter Punkte aus den teilnehmenden nationalen EB-Registern. Der Auswahlprozess soll auf Basis lokaler Meetings bei den kooperierenden Registern begonnen und im Rahmen eines zentralen Workshops konsolidiert werden. Um eine patientenbezogene Dateneingabe zu ermöglichen, wird die RDE-Plattform des Netzwerks in Bezug auf das Berechtigungs- und Datenschutzkonzept angepasst. Die durch das TP 2 entwickelten IT-Infrastrukturkomponenten stehen unmittelbar für die Nutzung durch alle anderen Projekte des EB-Netzwerkes zur Verfügung. Die Definition eines EB-Kerndatensatzes wird in direkter Zusammenarbeit mit internationalen Forschungspartnern durchgeführt, die zugleich Datenbereitsteller als auch Nutznießer der gemeinsamen Analysen sind.

Koordination und Kommunikation (TP 1); Zentrum für Diagnostik und Betreuung von Patienten mit EB (TP 3); Molekulare Krankheitsmechanismen und molekulare Therapieansätze für dystrophe EB (DEB) (TP 9)

Die Ziele des Vorhabens sind: 1) Konsolodierung von effizienten Diagnostik- und Therapie-Zentren in Deutschland; 2) Aktive Patientenrekrutierung durch Informationen / Steigerung des Bewusstseins für die EB (-Forschung) und andere seltene Erkrankungen durch Webseiten, Artikel, Vorträge, Schulungen, Zusammenarbeit mit Patientenvertretern und Medien; 3) Entwicklung von molekularen Therapie-Strategien für EB; 4) Etablierung von Inter-Netzwerk-Kooperationen als Basis für größere Konsortien und dauerhafte Strukturen. Von der geplanten Forschung werden wichtige neue Kenntnisse über die Pathophysiologie der EB erwartet. Ein Verständnis der Schlüsselvorgänge der Pathogenese wird neue diagnostische und therapeutische Anwendungen liefern und einen Effekt bezüglich diagnostischer Dienstleistungen, Prognose, genetischer und präventiver Beratung, Pflege sowie Betreuung von EB-Patienten haben.

Netzwerk zur systematischen Untersuchung der molekularen Ursachen und klinischen und psychosozialen Auswirkungen bei congenitalen Uro-rektalen Malformationen (CURE-Net)

Angeborene uro-rektale Malformationen stellen eine enorme Herausforderung in der medizinischen Versorgung der Betroffenen und ihrer Familien dar, da sie häufig ein Leben lang mit primär und/oder sekundär körperlichen sowie sekundär psychosozialen Folgen einhergehen. Anorektale Malformationen (ARM) und der Ekstrophie-Epispadie-Komplex (EEK) repräsentieren die schwersten Formen des kongenitalen uro-rektalen Fehlbildungsspektrums. Jedes Jahr kommen in Deutschland etwa 280 Kinder mit einer dieser schweren Ausprägungsformen zur Welt, entsprechend einer Häufung von 1 auf 2.500 Lebendgeburten. Das derzeitige Verständnis der molekularen Mechanismen, die zu ARM und zum EEK führen, ist rudimentär, da die vorliegenden Studien zu Therapieergebnissen fast ausschließlich auf retrospektiv erhobenen Daten einzelner Zentren oder der Erfahrung einzelner Chirurgen zurückgreifen. Allgemein akzeptierte Definitionen bezüglich der Einschätzung postoperativer Ergebnisse, der Komplikationen und der erforderlichen Nachbeobachtungszeiten fehlen. Ebenso fehlen zuverlässige Untersuchungen zu sekundären Auswirkungen auf die psychosoziale Entwicklung der Betroffenen. Das Netzwerk für kongenitale uro-rektale Malformationen (CURE-Netz) hat es sich daher zum Ziel gesetzt, moderne Prinzipien der wissenschaftlichen Grundlagenforschung in den Bereichen der Genetik und der Molekularbiologie zu kombinieren, um die Ursachen dieser Malformationen zu identifizieren. Der postoperative Behandlungserfolg und die unterschiedlichen Formen der Nachsorge sollen durch moderne multizentrisch-klinische Forschung und mit Hilfe standardisierter Untersuchungsverfahren sowohl prospektiv als auch in einer Querschnittsstudie evaluiert werden. Des Weiteren untersucht das CURE-Netz spezifische Effekte der Ätiopathogenese (Genetik, Embryologie), der klinischen Manifestation und äußeren Erscheinung (Morphologie, Phänotyp), der funktionellen Beeinträchtigungen (Inkontinenz, Sexualfunktion, Fertilität), der chirurgischen und medizinischen Interventionsstrategien, u. a. auf die resultierende gesundheitsbezogene Lebensqualität. Diese Analysen und Untersuchungen können dazu beitragen, zu einem eingehenden Verständnis über die Ursachen und molekularbiologischen Zusammenhänge angeborener uro-rektaler Malformationen zu gelangen.

Netzwerksprecher:
Prof. Dr. Bernhard Herrmann
Max-Planck Insitut für molekulare Genetik
Abt. Entwicklungsgenetik
Ihnestr. 63-73
14195 Berlin
Tel.: 030 8413-1409
Fax: 030 8413-1130
E-Mail: herrmann@molgen.mpg.de
Internet: http://www.cure-net.de/

Kurzbeschreibung der laufenden Vorhaben

Multicenter Cross-Sektionale und Longitudinale Follow-up-Studie zum Blasen-Exstrophie-Epispadie-Komplex (BEEK) (TP 9)

In der Vergangenheit basierte die Auswertung der operativen Ergebnisse und des postoperativen Langzeitoutcomes von Patienten mit Blasen-Ekstrophie-Epispadie-Komplex (BEEK) nahezu ausschließlich auf retrospektiven Analysen einzelner Zentren mit kontroversen Schlussfolgerungen. Um verlässliche prognostische Parameter in der Neugeborenenphase und outcome-relevante Implikationen der verschiedenen Behandlungsmodalitäten (einaktige Rekonstruktion / mehraktige Rekonstruktion) für das postoperative Ergebnis etablieren zu können, ist eine prospektive multizentrische Longitudinalstudie geplant. Säuglinge mit BEEK werden vor der rekonstruktiven Operation phänotypisiert. Die entsprechenden Verläufe, Operations- und vor allem Kontinenzergebnisse werden zentral geblindet ausgewertet. Ideale Prognosefaktoren würden nicht nur eine verlässliche Aussage über die postoperative Blasenentwicklung und damit der späteren Kontinenz zulassen, sondern auch einzelne Phänotypen der für sie bestmöglichen Behandlungsmodalität zuführen. Es werden Patienten rekrutiert und Daten zum BEEK erhoben. Weiterhin erfolgt eine Phänotypisierung und Korrelierung zum postoperativen Entwicklungsverlauf sowie die Etablierung eines strukturierten Nachsorgeprogramms im Sinne eines Untersuchungsheftes (U-Heft BEEK). Das U-Heft soll nicht nur Eltern und Betroffenen eine Leitlinie sein, sondern es auch medizinischen Kollegen ermöglichen, ihren BEEK-Patienten die bestmögliche Behandlung und Nachsorge zukommen zu lassen.

Multicenter cross-sektionale und follow-up-Studie bei anorektalen Malformationen (TP 8)

In einer Längsschnittstudie werden Neugeborene und Säuglinge mit anorektalen Malformationen (ARM) vor der rekonstruktiven Operation untersucht und deren Entwicklung im weiteren Verlauf beobachtet. Ziel ist es, prognostisch relevante und zuverlässige Parameter für die spätere Darmfunktion zu identifizieren (Stuhlkontinenz, Obstipation), um dadurch die Behandlungsformen zu optimieren (OP- und Nachsorge-Technik). Weiterhin werden in einer Querschnitt-Studie Patienten/innen mit ARM erfasst (alle Altersstufen), um an Hand des erhobenen Nachsorge-Bedarfs und der beobachteten (Folge-) Komplikationen einen Nachsorge-Pass zu entwerfen ("U-Heft Anorektale Fehlbildungen"). Zunächst erfolgt die Etablierung eines Erhebungsbogens zur Erfassung der klinischen Patientendaten. Im Rahmen der Längsschnittstudie rekrutieren die kinderchirurgischen Kliniken des CURE-Verbundes und deren kooperierende Kliniken Säuglinge vor ihrer rekonstruktiven Operation und erfassen deren weiteren Entwicklungsverlauf. Für die Querschnittstudie werden bundesweit Daten von ARM-Patienten/innen jeden Alters erhoben. Zusätzlich werden Patienten über die Selbsthilfegruppe SoMA kontaktiert. An Hand der erhobenen Daten ist der Entwurf eines Nachsorge-Passes geplant.

Nationales Register für angeborene uro-rektale Fehlbildungen (TP 3)

Ziel des Projektes ist die deutschlandweite, pseudonymisierte Erfassung aller Menschen mit Anorektalfehlbildungen (ARM) oder Fehlbildungen des Extrophie-Epispadie-Komplexes (EEC). Es werden die Grundlagen für ein nationales Register gelegt, indem eine standardisierte Datenerfassung etabliert wird. Durch die einheitliche Datenhaltung werden die klinischen Projekte in Biometrie und Datenmanagement unterstützt. Erstmalig findet eine einrichtungsübergreifende Evaluation des operativen Outcomes statt. Es werden einheitliche Erfassungsbögen etabliert und eine zentrale Datenbank aufgesetzt. Im Register werden keine personenidentifizierenden Daten erfasst, sodass ein Höchstmaß an Pseudonymisierung erreicht wird. Die Diagnosen werden gemäß den neusten internationalen Empfehlungen strukturiert erfasst. Bei den Umweltfaktoren orientiert man sich an der Erfassung von EUROCAT, eines europäischen Zusammenschlusses von nationalen Fehlbildungsregistern. In Absprache mit den Netzwerkpartnern werden nach Bedarf pseudonymisierte Datensätze zur Beantwortung der jeweiligen Forschungsfragen extrahiert. Somit wird neben dem Datenmanagement für das Gesamtnetzwerk auch die biometrische Auswertung für Fragestellungen übernommen. Die Abschätzung von Prävalenz und Umweltfaktoren erfolgt in Kooperation mit den existierenden Fehlbildungsregistern. Das Register dieser schweren angeborenen Fehlbildungen soll in Zusammenarbeit mit den Selbsthilfegruppen nachhaltig neben der Qualitätssicherung die Diagnostik und Therapie optimieren. Diese weltweit größte Sammlung an Betroffenen eröffnet eine möglichst unverzerrte Analyse klinischer und epidemiologischer Fragen auch für Subtypen in den Bereichen Kontinenz-Definition, mögliche Komplikationen und Prognose. Insbesondere die initiale Erfassung von Neugeborenen startet zudem eine prospektive Kohorte und ermöglicht die Analyse von Ursachen und Prävalenz.

Netzwerkmanagement (TP 1); Patientenrekrutierung und DNA-Biomaterial-Datenbank (TP 2); Identifikation beteiligter Gene (TP 4); Psychosoziales Outcome (TP 10)

Teilprojekt 1 repräsentiert das Koordinationsbüro. Neben den Aufgaben der Netzwerkkoordination ist das Koordinationsbüro mitverantwortlich für die direkte Rekrutierung von Patienten. Aufgabe von Teilprojekt 2 ist es, ein ausreichend großes und gut charakterisiertes Patienten-Kollektiv zu rekrutieren sowie eine zentrale DNA-Biomaterial-Bank zu errichten. Beide Aufgabengebiete sind Grundvoraussetzung für die Analysen der übrigen Verbundprojekte. Aufgrund des direkten Kontaktes des Projektarztes mit den Patienten und deren Familien ist ein Synergieeffekt zu erwarten, da die Betroffenen im Rahmen der Rekrutierung eine humangenetische Beratung sowie Informationen zum aktuellen Behandlungsstandard ihrer Fehlbildung erhalten. Teilprojekt  4 widmet sich den genetischen Faktoren, die zur Entwicklung anorektaler Malformationen (ARM) und des Ekstrophie-Epispadie-Komplex (EEK) führen. Teilprojekt 10 erforscht das Spektrum, den Schweregrad und die Prädiktoren der gesundheitsbezogenen Lebensqualität bei ARM- und EEK-Patienten. Das zu untersuchende Patienten-Kollektiv besteht aus jeweils 100 ARM- und 100 EEK-Patienten. Es wird erwartet, dass die Identifizierung der ursächlichen Gene und ihrer beteiligten Stoffwechselwege zu einem besseren Verständnis der molekularen Grundlagen der embryonalen Entwicklung des humanen Urogenital- und Enddarmsystems führen. Darüber hinaus schafft der Nachweis genetisch ursächlicher Veränderungen die Möglichkeit der molekulargenetischen Diagnostik und somit der Präzisierung der Wiederholungsrisiken in den betroffenen Familien. Ein verbessertes Wissen um den jeweils relativen Beitrag dieser Prädiktoren auf den psychosozialen Outcome wird den behandelnden Ärzten helfen, die Auswahl spezifischer Behandlungsoptionen präziser am erwartbaren Patientennutzen auszurichten und dazu beitragen, interdisziplinäre Behandlungskonzepte zu entwickeln, die nicht nur den physischen, sondern auch den psychischen Behandlungsoutcome optimieren.

Funktionelle Validierung von Kandidatengenen für uro-rektale Fehlbildungen und Exstrophie-Epispadie-Komplex in Mäusen (TP6)

Die Maus ist ein exzellentes Modell für die Erforschung der genetischen Ursachen menschlicher Erbkrankheiten. In diesem Teilprojekt werden Kandidatengene, die wahrscheinlich ursächlich an der Entwicklung anorektaler Fehlbildungen (ARM) oder Fehlbildungen des Exstrophie-Epispadie-Komplex (EEC) in Patienten beteiligt sind, im Mausmodell überprüft und validiert. Ziel ist der Nachweis der Wirkung von Fehlfunktionen in Kandidatengenen als Auslöser solcher Fehlbildungen sowie die Erforschung der molekularen und morphoregulatorischen Grundlagen der Entwicklung des Urogenital- und Enddarmsystems. Kandidatengene werden zunächst im Hinblick auf ihre Expression im Mausembryo untersucht, um die Auswahl der in Frage kommenden Gene für funktionelle Analysen einzugrenzen. In Funktionsgewinn- und/oder Funktionsverlustexperimenten mithilfe transgener Mausmodelle wird die mögliche Beteiligung der in den Patienten validierten Kandidatengene an der Entwicklung von ARM und EEC überprüft. Dieser Ansatz liefert den direkten Nachweis, ob Fehlfunktionen in Kandidatengenen ARM oder EEC verursachen können. Zusätzlich wird ein klassisches Tiermodell für das ano-rekto-kaudale Syndrom generiert, an dem reproduzierbar die Ätiologie der Fehlbildungen embryologisch und molekular untersucht werden kann. Das Teilprojekt liefert einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der genetischen Grundlagen und Ursachen für ARM und EEC und bildet die Basis zukünftiger diagnostischer und therapeutischer Ansätze.