Identifikation von Regulatoren der Sebozyten-Lipogenese mittels CRISPR-basierter Genom-Screenings in vitro und in genetischen Mausmodelle

Die Talgdrüsen der Haut sind für die Produktion von Talg, einem öligen Sekret, verantwortlich, welches eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Integrität von Haut und Haar sowie der allgemeinen Gesundheit spielt. Die Talgdrüsen spielen eine große Rolle bei Akne vulgaris, aber auch bei atopischer Dermatitis, narbiger Alopezie und Psoriasis. Auch außerhalb der Hautbiologie ist die Talgdrüse ein beliebtes Paradigma für die Erforschung einer Vielzahl von Themen, wie der Funktion von Stammzellen, Adhäsion und Lipidstoffwechsel, die Interaktion zwischen Wirt und Mikroben sowie der Tumorgenese. Allerdings ist die Talgdrüse immer noch ein wenig erforschtes Miniorgan. Die Lipide der Talgdrüse unterscheiden sich erheblich von denen der Fettzellen oder der Leber, da erstere ungewöhnliche Lipidklassen wie Squalen und Wachsester sowie ungewöhnliche Verzweigungs- und Sättigungsmuster von Fettsäuren enthalten. Darüber hinaus unterliegt die Regulierung der Lipidsynthese des Talgs der Kontrolle einzigartiger neuroendokriner Mechanismen. Im ersten Teil dieses Projekts werden wir neue Genprodukte identifizieren und validieren, die die Talglipogenese regulieren, indem wir die SZ95-Sebozyten-Zelllinie einem genetischen CRISPR-Screening unterziehen. Wir werden neu generierte Cas9-exprimierende SZ95-Zellen mit einer Genome-Wide-sgRNA-Bibliothek transfizieren, die Zellen unter Bedingungen kultivieren, die eine moderate Lipogenese unterstützen, und Zellen auswählen, die entweder keine oder nur eine sehr geringe oder im Gegensatz dazu eine übermäßige Anhäufung von zytoplasmatischen Lipiden aufweisen. Eine Medienzusammensetzung, die das gesamte Spektrum der geringen, mäßigen oder hohen Lipogenese in SZ95-Zellen abdeckt, wurde ebenso etabliert wie Bedingungen, die eine zuverlässige Trennung von Zellen mit hohem bzw. niedrigem Lipidgehalt durch Zellsortierung ermöglichen. Schließlich wird Next-Generation-DNA-Sequenzierung die einzelnen Gene und Signalwege aufdecken, die den beobachteten Phänotyp bestimmen. Unsere jüngsten Studien zur Einzelzell-RNA-Sequenzierung und räumlichen Transkriptomik identifizierten eine Reihe von Transkripten, die möglicherweise an der Homöostase und der Lipogenese der Talgdrüsen beteiligt sind. Zwei Transkripte erwiesen sich als besonders vielversprechend, da sie konsistent in den Talgdrüsen von Menschen und Maus exprimiert werden und weil sie am Glykogenstoffwechsel (Glykogenphosphorylase B; PYGB) oder an der Adipozytendifferenzierung und Zelladhäsion (CXADR-ähnliches Membranprotein; CLMP) beteiligt sind. Im zweiten Antragsteil werden wir ihre funktionelle Relevanz analysieren, indem wir Mauslinien erstellen und charakterisieren, bei denen die entsprechenden Gene in der Talgdrüse deletiert wurden. Dazu werden wir Mauslinien mit „gefloxten“ Allelen mit einer Linie kreuzen, die induzierbare Cre-Rekombinase spezifisch in Talgdrüsenzellen exprimiert. Als Backup fungiert die induzierbare K14-Cre-Linie, mit der wir umfangreiche Erfahrung haben.

FWF Einzelprojekte PROFI

Veterinär-Physiologisches Institut Marlon Schneider