Verbund

PID-NET - Netzwerk für Primäre Immundefekte

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. C. Klein
Kinderklinik und Kinderpoliklinik
Dr. von Haunersches Kinderspital
Klinikum der Universität München
Lindwurmstrasse 4
80337 München
Tel: 089 4400 57701

Koordinationsbüro:
Dr. Regina Steck
Tel: 089 4400 57977
regina.steck@med.uni-muenchen.de
Website: www.pid-net.org

Teilprojekte

Abgeschlossen

TP A1: Koordination; TP A7: Stammzellgentherapie

Förderkennzeichen: 01GM1517A
Gesamte Fördersumme: 430.750 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Prof. Dr. Dr. Christoph Klein
Adresse: Klinikum der Universität München Campus Innenstadt, Kinderklinik und Kinderpoliklinik, Dr. von Haunersches Kinderspital
Lindwurmstr. 4
80337 München

TP A1: Koordination; TP A7: Stammzellgentherapie

Der Focus von TP A7 liegt auf mit Colitis assoziierten PID. Am Klinikum der Universität München sind zwei Teilprojekte ansässig. Teilprojekt A1 ist die Koordinationseinheit des PID-NET-Konsortiums. Teilprojekt A7 hat die Entwicklung einer Stammzellgentherapie für Patienten mit PID und Colitis zum Ziel. In drei Arbeitspakten sollen neue Vektoren für hämatopoetische Stammzell- und intestinale Epithelzell-Therapien für definierte Colitis-assozieerte PID-Varianten entwickelt und charaktierisiert werden. Die SIN-Vektoren sollen in geeigneten Mausmodellsystemen sowohl auf ihre Toxizität als auch ihre Effizienz hin verglichen und einem in vitro Immortalisierungs-Assay unterzogen werden. Die Umsetzbarkeit und Effizienz einer intestinalen Epithelzell-Gentherapie sollen schließlich in einem murinen Modellorganismus geprüft werden.

Abgeschlossen

TP A2: Genetik des humanen (schweren) kombinierten Immundefekts (S)CID

Förderkennzeichen: 01GM1517B
Gesamte Fördersumme: 301.986 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Dr. Klaus Schwarz
Adresse: Universität Ulm – Universitätsklinikum Zentrum für Innere Medizin Institut für Transfusionsmedizin
Helmholtzstr. 10
89081 Ulm

TP A2: Genetik des humanen (schweren) kombinierten Immundefekts (S)CID

Die Analyse (schwerer) kombinierter Immundefekte ([S]CID) hat einen erheblichen Beitrag zum Verständnis des humanen Immunsystems geleistet. Gegenwärtig sind ca. 20 Gene bekannt, deren Defekt eine humane (S)CID-Erkrankung verursachen kann. Eine erhebliche Anzahl von (S)CID-Patienten verbleibt jedoch ohne molekulare Diagnose obwohl abhängig vom Immunophänotyp alle in Frage kommenden Gene untersucht wurden. In Zusammenarbeit mit einer Mehrzahl deutscher Immundefektzentren wollen wir neue (S)CID-Patienten auf der Basis klinischer und immunologischer Daten identifizieren. Nach Ausschluss der Patienten, die einen bekannten Defekt tragen, werden wir durch Kandidatengensequenzierung, durch Homozygotiekartierung und Exom-/Genomsequenzierung bei ausgewählten, unklaren SCID-Fällen die molekulare Basis der Erkrankung klären. Die Natur des Gens und seines kodierten Proteins geben dann vor, mit welcher weiteren Methodik die molekulare Pathophysiologie aufgeklärt werden kann. Arbeitsschritte sind: Identifikation von (S)CID-Patienten aus der Patientenklientel der PID-NET Netzwerkteilnehmer und der (S)CID-Datenbank auf der Basis klinischer, immunologischer und molekularer Analysen; Genomische DNA-Sequenzierung zum Ausschluss bekannter Gendefekte; Identifikation neuer molekularer Defekte bei unklaren (S)CID-Fällen basierend auf der Analyse von Kandidatengenen sowie auf der Analyse von Homozygotie Kartierungen und durch Exom-/Genomsequenzierung; Ausarbeitung der molekularen Pathophysiologie dieser (S)CID-Fälle an geeigneten Zell- und Tiermodellen.

Abgeschlossen

TP A3: Genetische und immunologische Variabilität bei Patienten mit Lymphoproliferation und Autoimmunität (ALPS); TP B1: Deutsches nationales Register für Primäre Immundefekte

Förderkennzeichen: 01GM1517C
Gesamte Fördersumme: 551.983 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Dr. Carsten Speckmann
Adresse: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Medizinische Fakultät – Universitätsklinikum Centrum für Chronische Immundefizienz (CCI)
Breisacher Str. 117
79106 Freiburg

TP A3: Genetische und immunologische Variabilität bei Patienten mit Lymphoproliferation und Autoimmunität (ALPS); TP B1: Deutsches nationales Register für Primäre Immundefekte

Das Universitätsklinikum Freiburg übernimmt in diesem Verbund die Aufgabe, das nationale Register für Primäre Immundefekte (PID) fortzuführen und auszubauen. 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 fortgeführt. Das nationale Register ist dabei strukturell so eingebettet, dass sowohl in Deutschland als auch europaweit mit den Daten gearbeitet werden kann. Ein zentraler Dokumentar organisiert die Dateneingabe in den deutschen Immundefektzentren und übernimmt in vielen Zentren die Dateneingabe vor Ort. Ein Statistiker ist für die Auswertung der Daten verantwortlich und unterstützt die Zusammenarbeit mit anderen Teilprojekten. Ziel des Projektes ist ein besseres Verständnis der molekularen Grundlagen von Lymphoproliferation und Autoimmunität sowie eine verbesserte Diagnosestellung und Therapieüberwachung für die betroffenen Patienten. Zum einen sollen Biomarker  für die Verlaufs- und Therapiekontrolle von ALPS-Patienten mit FAS-Mutation evaluiert werden. Innerhalb der Gruppe von Patienten mit unbekannter Ursache für ihre Erkrankung soll ein diagnostischer Algorithmus entwickelt und neue zugrundeliegende Defekte identifiziert werden. Im Weiteren soll bei Patienten mit FAS-Mutationen die aberrante Differenzierung der doppelt negativen T-Zellen (DNT) analysiert werden.

Abgeschlossen

TP A4: Charakterisierung der molekularen Grundlagen autoinflammatorischer Erkrankungen

Förderkennzeichen: 01GM1517D
Gesamte Fördersumme: 226.804 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Prof. Dr. Angela Rösen-Wolff
Adresse: Technische Universität Dresden, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Fetscherstr. 74
01307 Dresden

TP A4: Charakterisierung der molekularen Grundlagen autoinflammatorischer Erkrankungen

Hauptziel des Vorhabens ist die Aufklärung des Beitrags von Pro-Caspase-1 Varianten mit reduzierter enzymatischer Aktivität zum autoinflammatorischen Phänotyp von Patienten mit rekurrierenden Fieberepisoden und generalisierter Entzündung. Es wird  ein besseres Verständnis des Einflusses der Pro-Caspase-1 Varianten auf den pro-inflammatorischen Zelltod (Pyroptose), die Autophagie-Mechanismen und Typ 1 Interferon Produktion nach Aktivierung des Toll-artigen Rezeptors (TLR) erwartet. Außerdem werden neue Einsichten in die molekularen Mechanismen, die autoinflammatorischen Erkrankungen zu Grunde liegen, die nicht durch erhöhte IL-1beta Freisetzung verursacht sind, erwartet. Die Ergebnisse werden möglicherweise diagnostische und therapeutische Ansätze verbessern. Die Arbeitspakete (WP) beinhalten folgende Untersuchungen: (WP 1) Einfluss der Pro-Caspase-1 Varianten auf den proinflmmatorischen Zelltod (Pyroptose). Die Pyroptose wird durch 7-Aminoactinomycin (7-AAD) Färbung und Messung von Laktatdehydrogenase (LDH) bestimmt. Zytokine werden durch "cytometric bead arrays" quantifiziert. (WP 2) Der Einfluss der Pro-Caspase-1 Varianten auf Autophagie wird mit Western Blots einer Form des Protein (LC3 II) des "microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta (LC3 I)" untersucht. (WP 3) Einfluss der Pro-Caspase-1 Varianten auf die Typ1 Interferon Antwort. Die Transkription von IFNbeta wird mit quantitativer RT-PCR mittels "TaqMan" Technologie (delt/deltaCT) quantifiziert. WP 3 Einfluss der Pro-Caspase-1 Varianten auf die Typ1 Interferon Antwort Transkription von IFNbeta wird mit qRT-PCR mittels TaqMan Technologie(delt/deltaCT) quantifiziert.

Abgeschlossen

TP A5: Defekte der angeborenen Immunität mit Prädisposition zu invasiven Pneumokokken und Staphylokokkeninfektionen

Förderkennzeichen: 01GM1517E
Gesamte Fördersumme: 222.026 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Prof. Dr. Horst von Bernuth
Adresse: Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus, Virchow-Klinikum, Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Pneumologie/Immunologie
Augustenburger Platz 1
13353 Berlin

TP A5: Defekte der angeborenen Immunität mit Prädisposition zu invasiven Pneumokokken und Staphylokokkeninfektionen

Ziel des Teilprojektes A5 ist die Identifizierung neuer angeborener Immundefekte mit Prädisposition zu schweren bakteriellen Infektionen auf genetischer, immunologischer und klinischer Ebene. In der Weiterentwicklung der Zielsetzung aus der vorherigen Förderperiode wird sich die Arbeit nicht nur auf Patienten mit invasiven, sondern auch auf Patienten mit schweren (=lebensbedrohlichen) bakteriellen Infektionen konzentrieren. Ein besonderer Fokus der Arbeit wird auf Patienten mit Erkrankungsbeginn in der Neonatalzeit, der Säuglings- und der Kleinkindzeit liegen. Die Arbeit baut auf einer Kohorte von mehr als 350 Patienten mit schweren bakteriellen Infektionen auf, die seit 2008 an der Charité untersucht worden sind. Es werden nach einem Kandidatengenansatz diese Patienten weiterhin zunächst funktionell auf Defekte in Toll-like und Interleukin-1 Rezeptor abhängigen Signalwegen untersucht. Ausgewählte Patienten mit besonders ausgeprägter Infektionsanfälligkeit werden mit whole-exome Ansätzen hypothesenfrei untersucht. Eine deutschlandweite Kohorte von > 150 Kindern mit stattgehabter invasiver bakterieller Infektion wird zunächst immunologisch phänotpyisiert. Bei eindeutigen immunologischen Phänotypen erfolgt anschließend die gezielte Sequenzierung nach einem Kandidatengenansatz, ansonsten wir bei ausgewählten Patienten mit besonderss eindrücklichem klinischen Phänotpy (frühere Erkrankungsbeginn, rezidivierender Verlauf) ein whole exome sequencing durchgeführt. In einem Unterprojekt wird die pathophysiologische Relevant von anti-IL6 Antiköropern für die Entwicklung von invasiven bakteriellen Infektionen untersucht.

Abgeschlossen

TP A6: Reprogrammierungsplattform und iPSC-basierende Krankeitsmodelle zur Entwicklung neuer Therapien für primäre Immundefizienzen (PID)

Förderkennzeichen: 01GM1517F
Gesamte Fördersumme: 273.899 EUR
Förderzeitraum: 2015 - 2018
Projektleitung: Prof. Dr. Axel Schambach
Adresse: Medizinische Hochschule Hannover, Abt. Kinderheilkunde, IV Pädiatrische Hämatologie und Onkologie
Carl-Neuberg-Str. 1
30625 Hannover

TP A6: Reprogrammierungsplattform und iPSC-basierende Krankeitsmodelle zur Entwicklung neuer Therapien für primäre Immundefizienzen (PID)

Neue Patienten-abgeleitete Plattformen zur Modellierung von Erkrankungen und der damit verbundenen Therapieentwicklungen sind gerade im Fall seltener Erkrankungen von enormer Bedeutung, da hier zugängliches Patientenmaterial nur limitiert vorliegt. Hier stellen induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) eine wertvolle, unerschöpfliche Quelle für patienten- und krankheitsspezifische autologe Zellen zum Screening neuer Medikamente und zur Validierung neuer Therapiestrategien dar. Ziel des Projektes ist es, für PID neue iPSC-Krankheitsmodelle zu kreieren, mit deren Hilfe neue Erkenntnisse zur Pathophysiologie und Therapie erzielt werden können. Zur Entdeckung neuer Behandlungsmethoden sollen mit Hilfe von CRISPR/Cas9 RNA-gesteuerten Nukleasen neue, PID-relevante Mutationen oberhalb und unterhalb der gleichen Signaltransduktionskaskade eingeführt werden und die Pfade durch "small Molecules" moduliert werden. Ferner sollen die ursächlichen Gendefekte PID-spezifischer iPSC korrigiert werden durch „Silencing"-resistente retrovirale/lentivirale Vektoren bzw. alternativ gezieltes Genome Editing durch CRISPR/CAS9 und homologe Rekombination. Der Arbeitsplan gliedert sich in drei Work Packages (WP). WP1: Patienten-spezifische iPSC-Generierung und Krankheitsmodellierung. Hier werden humane Patienten-spezifische iPSC durch unsere effiziente lentivirale Reprogrammierungsplattform erstellt und detailliert im Hinblick auf Pluripotenz, Differenzierungsverhalten und PID-Phänotyp analysiert. WP2: iPSC Knock out Modelle. Als Alternative zu WP1 ist geplant, mittels CRISPR/Cas9 definierte PID-relevante Mutationen einzuführen und ein Vergleich mit Patienten- und gesunden Spenderzellen. Weiterhin werden auch Kombinationen von verschiedenen Mutationen eingeführt und validiert. WP3: Modellierung von Therapieansätzen. In diesem WP werden nach hämatopoetischer Differenzierung von PID-iPSC neue Small Molecule- und Gentherapie- sowie Genome Editing-Ansätze getestet.