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MAIV

Amyotrophe Lateral Sklerose (ALS) ist eine seltene, bislang nicht heilbare degenerative Erkrankung des motorischen Nervensystems. Die Ursache der Erkrankung ist unklar. Die Überlebenszeit beträgt im Mittel etwa 3-5 Jahre nach der Diagnose. Eine Ursache für die unbefriedigende Behandlungssituation ist das Fehlen guter Krankheitsmodelle. Mit Hilfe von induzierten pluripotenten Stammzellen können nun aussagekräftige in vitro-Krankheitsmodelle bereitgestellt werden, um die Ursachen der Erkrankung eingehender zu untersuchen und neue Therapieoptionen zu testen. Im interdisziplinären Konsortium „MAIV“ werden Zellen von ALS-Patientinnen und -Patienten in die bei dieser Krankheit spezifisch betroffenen Nerven- und Muskelzellen umprogrammiert. Bei Ko-Kultivierung werden die defekten Verbindungen zwischen diesen Zelltypen ausgebildet, die funktionell untersucht und mit Tiermodellen sowie gesunden Kontrollen verglichen werden. Der Einfluss von mit ALS assoziierten Mutationen auf das Krankheitsbild wird ermittelt. Schließlich sollen potenzielle Wirkstoffe im Ko-Kultur-Modell hinsichtlich einer funktionellen Verbesserung getestet werden.

Teilprojekte

Modellierung von ALS durch direkte Umprogrammierung

Förderkennzeichen: 01EK1611A
Gesamte Fördersumme: 374 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Prof. Dr. Magdalena Götz
Adresse: Ludwig-Maximilians-Universität München, Institut für Physiologie, Lehrstuhl für physiologische Genomik
Schillerstr. 46
80336 München

Modellierung von ALS durch direkte Umprogrammierung

Es werden Fibroblasten oder Keratinozyten von amyotrophe Lateralsklerose (ALS) Patienten und Kontrollpersonen in Motoneurone und Muskelzellen reprogrammiert. Motoneurone werden durch Expression der neurogenen Transkriptionsfaktoren Neurog2 und Ascl1 induziert und mit Muskelzellen, die aus Fibroblasten mittels des Transkriptionsfaktors MyoD differenziert wurden, ko-kultiviert. In Zellkultur bilden Motoneurone neuromuskuläre Endplatten auf den Muskelzellen aus. Dies erlaubt das Überleben und die Funktion der Motoneurone aus Patienten mit jener von gesunden Probanden zu vergleichen. Vorteil ist, dass die reprogrammierten Neurone das zelluläre Alter der Ursprungszellen beibehalten - im Gegensatz zu Neuronen, die über induzierte pluripotente Stammzellen gewonnen werden. Die folgende vergleichende Analyse dieses Schaltkreises aus Kontroll- und Patientenzellen fokussiert auf folgende Parameter: a) Motoneuronzahl und deren Überlebensrate, b) neuronale Morphologie und Messungen der Länge und Verzweigung von Dendriten und Axonen, c) Größe und Physiologie der neuromuskulären Endplatte, d) Reaktion und Kontraktion der Muskelfasern. Durch Vergleich mit Schaltkreisen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) abgeleitet und damit verjüngt sind, erlauben diese Untersuchungen höchst wichtige Einblicke in die altersabhängigen Mechanismen der ALS Erkrankung. Es werden stärkere Defekte bei Zellen aus Patienten mit einem schnelleren Verlauf der Krankheit erwartet und versucht, diese Defekte in Zellkultur durch Gabe von Antioxidantien, Überlebensfaktoren und Molekülen zu beheben.

Phänotypisches Screening von neuen niedermolekularen Verbindungen zur Stärkung der direkten Reprogrammierungs-Effizienz und Prävention von Motorneuronen vor dem Zelltod

Förderkennzeichen: 01EK1611B
Gesamte Fördersumme: 398.775 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Prof. Dr. Wolfgang Wurst
Adresse: Helmholtz Zentrum München, Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Entwicklungsgenetik (IDG)
Ingolstädter Landstr. 1
85764 Neuherberg

Phänotypisches Screening von neuen niedermolekularen Verbindungen zur Stärkung der direkten Reprogrammierungs-Effizienz und Prävention von Motorneuronen vor dem Zelltod

Die Hypothese ist, dass neuartige Formen des regulierten nekrotischen Zelltodes (z. B. Ferroptose) die direkte Reprogrammierungseffizienz von Motoneuronen (MN) aus Fibroblasten hemmen. Es wird davon ausgegangen, dass diese regulierten nekrotischen Zelltod-Abläufe zum Motoneuronen-Sterben in Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) Patienten beitragen. Indem neu etablierte in vitro Reprogrammierungs-Assays in Maus- und in von Patienten gewonnenen Proben verwendet werden, wird nach Substanzen gesucht, welche die Umwandlungseffizienzen in Motoneurone positiv oder negativ modulieren und/oder den Zelltod von Motoneuronen verhindern können.

Untersuchung von zeitabhängigen Axon/Muskel Kontakten und Bildung von reifen neuromuskulären Endplatten zwischen humanen Motoneuronen

Förderkennzeichen: 01EK1611C
Gesamte Fördersumme: 419.542 EUR
Förderzeitraum: 2017 - 2020
Projektleitung: Prof. Dr. Tobias Böckers
Adresse: Universität Ulm, Medizinische Fakultät, Institut für Anatomie und Zellbiologie
Albert-Einstein Allee 11
89081 Ulm

Untersuchung von zeitabhängigen Axon/Muskel Kontakten und Bildung von reifen neuromuskulären Endplatten zwischen humanen Motoneuronen

Die Krankheit amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist modellhaft durch die Reproramierung von humanen Keratinocyten (von betroffenen Patienten) in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) und die anschließende Differenzierung in funktionsfähige Motoneuronen und Muskelzellen darzustellen. Die Bildung sowie die Stabilisierung und molekulare Zusammensetzung der neuromuskulären Endplatten (NMJ) soll mit Hilfe dieses Modells analysiert werden.