Forschungsfokus Zell- und Gentherapie

Erbliche Lebererkrankungen

Unsere Arbeitsgruppe erarbeitet zell- und genbasierte Methoden für angeborene Lebererkrankungen, um angeborene Lebererkrankungen zu behandeln. Protokolle wurden entwickelt, um Hepatozyten von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) oder durch direkte Reprogrammierung aus (Myo-)Fibroblasten zu generieren. Die Transplantation solcher Hepatozyten erfordert zudem klinisch anwendbare Repopulationsmethoden, die durch eine gezielte Zerstörung patienteneigener Zellen und Expansion transplantierter Hepatozyten charakterisiert sind. Die Forscher testen mehrere vielversprechende Methoden, um eine teilweise Repopulation der Leber und damit eine Korrektur der zugrundeliegenden Erkrankung zu erzielen. Ein weiterer Ansatz basiert auf der Korrektur des krankheitsauslösenden Gens durch CRISP/R-CAS9 basierte Methoden in Kombination mit homologer Rekombination. Die Arbeitsgruppe hat kürzlich einen „all in one“ rekombinanten AAV-Vektor für die in vivo Korrektur der humanen Tyrosinämie entwickelt. Für die akute Therapie von Harnstoffzyklusdefekten erforscht die Arbeitsgruppe RNA basierte Therapien in Kombination mit nicht-viralen Applikationsmethoden. 

Förderung:

DFG OT131/6-1 und DFG OT131/6-2

Publikationen

Chimäre Lebern zur Organtransplantation

Die Forschungsgruppe untersucht derzeit die Machbarkeit der Erzeugung von chimären Lebern bei Ratten und Schweinen zur Organtransplantation bei Patienten mit fortgeschrittenen Lebererkrankungen im Endstadium. Die Blastozysteninjektion von iPS-Zellen führt zu einem niedrigen Chimärismus bei "Nachkommen" -Tieren mit einem hohen Grad an iPS-abgeleiteten Hepatozyten in der Leber, wenn eine Zellnische bereitgestellt wird. In einem Rattenmodell werden chimäre Leber dann in ein disparates Wirtstier verpflanzt. Wir werden die zelluläre Anpassung und immunologische Akzeptanz des transplantierten Organs in Abwesenheit von immunsuppressiven Medikamenten untersuchen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Nutztiergenetik (FLI) in Mariensee wurden Schweine mit einer Lebernische, die ein hohes Maß an hepatozellulärem Chimärismus ermöglicht, entwickelt. Die Erzeugung von Affen- / Schweineleberchimären ist als "Proof of Principle" -Studien für menschliche Anwendungen geplant. 

Förderung:

DFG-Koselleck: 131/7-1-3013879

Neue Therapien für das Hepatozelluläre Karzinom

Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist die häufigste Form von Leberkrebs. HCCs sind weitgehend unempfänglich für medikamentöse Therapien. Es besteht daher ein dringender Bedarf an der Entwicklung neuartiger und effektiverer Behandlungen. Eine Klasse von kleinen, nicht-kodierenden RNAs, die microRNAs (miRNAs) genannt werden, wird in menschlichen Krebsarten einschließlich HCCs dereguliert. Diese miRNAs haben sich als neue therapeutische Alternative für zahlreiche Erkrankungen entwickelt. MiRNAs beeinflussen eine breite Palette von zellulären Funktionen wie Wachstum, Differenzierung und Tod. Trotz des enormen Potentials von miRNAs als Therapeutika wird die biologische Funktion einzelner Krebs-assoziierter miRNAs gerade erst augeklärt. Unsere Gruppe konzentriert sich auf die Identifizierung von miRNAs, die an der Entwicklung des HCC beteiligt sind, um ihre Funktion in der HCC-Entwicklung zu verstehen und ihr therapeutisches Potenzial zu bestimmen. 

Therapien für chronische Lebererkrankungen

Bei anhaltenden chronischen Lebererkrankungen wie den Hepatitis B oder C Virusinfektionen werden hepatische Sternzellen aktiviert und in Myofibroblasten umgewandelt. Die Produktion von extrazellulären Matrixproteinen führt zu Fibrose und Narbenbildung der Leber. Technologien, die die Anzahl der Myofibroblasten oder ihren Aktivierungsstatus reduzieren sollen, wären somit für die Therapie der Leberfibrose und der Zirrhose von Nutzen. Wir konnten kürzlich zeigen, dass die gezielte Expression von vier Transkriptionsfaktoren in vivo hepatische Myofibroblasten in Hepatozyten umwandeln konnte. Die Reduktion der Zahl von Myofibroblasten und die de novo Bildung von Hepatozyten verbesserte die Leberfibrose bei Mäusen. Die nächsten Bemühungen konzentrieren sich auf nicht-virale Methoden, um die Myofibroblastenpopulation in der Leber neu zu programmieren. Kürzlich hat die Arbeitsgruppe ein neues Peptid, GDF-11, entdeckt, dass in den Myofibroblasten der chronisch geschädigten Leber exprimiert wird und das Wachstum von Leberprogenitorzellen stimuliert. Eine Überexpression von GDF-11 führte zur partiellen Auflösung der Leberfibrose. GDF-11 könnte daher in naher Zukunft als neue Therapie für die Leberfibrose/zirrhose entwickelt werden. Weiterhin werden mehrere microRNAs hinsichtlich ihrer therapeutischen Bedeutung für chronische Lebererkrankungen untersucht.

Förderung: 

BMBF, DFG, Bill and Melinda Gates Foundation

Publikationen

Erbliche Lebererkrankungen

Krooss SA, Dai Z, Schmidt F, Rovai A, Fakhiri J, Dhingra A, Yuan Q, Yang T, Balakrishnan A, Steinbruck L, Srivaratharajan S, Manns MP, Schambach A, Grimm D, Bohne J, Sharma AD, Buning H, Ott M (2020) Ex Vivo/In vivo Gene Editing in Hepatocytes Using "All-in-One" CRISPR-Adeno-Associated Virus Vectors with a Self-Linearizing Repair Template. iScience 23(1): 100764.

Cantz T, Sharma AD, Ott M (2014) Concise Review: Cell therapies for hereditary metabolic liver diseases - concepts, clinical results and future developments. Stem Cells. doi: 10.1002/stem.1920.

Neue Therapien für das Hepatozelluläre Karzinom

Komoll R, Hu Q, Olarewaju O, von Döhlen L, Yuan Q, Xie Y, Tsay HC, Daon J, Qin R, Manns MP, Sharma AD, Goga A, Ott M, Balakrishnan A (2020) MicroRNA-342-3p is a regulator of hepatocellular carcinoma regression. J Hepatol (in press).

Therapien für chronische Lebererkrankungen

Song G, Pacher M, Balakrishnan A, Yuan Q, Tsay HC, Yang D, Reetz J, Brandes S, Dai Z, Putzer BM, Arauzo-Bravo MJ, Steinemann D, Luedde T, Schwabe RF, Manns MP, Scholer HR, Schambach A, Cantz T, Ott M*, Sharma AD* (2016) Direct Reprogramming of Hepatic Myofibroblasts into Hepatocytes In Vivo Attenuates Liver Fibrosis. Cell Stem Cell 18(6): 797-808. (*corresponding authors)

Dai Z, Song G, Balakrishnan A, Yang T, Yuan Q, Moebus S, Weiss AC, Bentler M, Zhu J, Shen X, Bantel H, Jaeckel E, Kispert A, Vogel A, Saborowski A, Buening H, Manns MP, Cantz T, Ott M*, Sharma AD* (2020) Growth differentiation factor 11 attenuates liver fibrosis via expansion of liver progenitor cells. Gut 69(6): 1004-1115. *contributed equally