Der Lunge helfen sich selbst zu heilen - Stiftung Atemweg fördert aussichtsreiches Forschungsprojekt

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Bei schweren chronischen Lungenkrankheiten, wie beispielsweise der Idiopathischen Lungenfibrose (IPF), spielen zelluräre Alterungsmechanismen eine wichtige Rolle. Vor allem die Stammzellen der Lungenbläschen zeigen Zeichen einer vorschnellen Alterung, die der Regeneration der Lunge im Wege steht. Ein zusätzliches Problem besteht in einer Regulationsstörung des Immunsystems in der alternden Lunge. Diese "Fehlprogrammierung" führt dazu, dass in der Lunge ein Milieu entsteht, dass die für eine IPF typischen Entzündungsprozesse in Gang setzt. Dr. Mareike Lehmann und ihr Team am Comprehensive Pneumology Center (CPC) in München gehen davon aus, dass die Dysregulation des Immunsystems die Alterung der Stammzellen begünstig. Ein Teufelskreis.

Könnte man diesen Teufelskreis therapeutisch durchbrechen, wäre man in der Lage, die Regenerationsfähigkeit der Lunge zu verbessern - Die Lunge könnte sich selbst heilen.

Um erste therapeutische Angriffspunkte aufdecken zu können, hat Dr. Mareike Lehemann mit ihrem Team ein Modell entwickelt, dass es erlaubt, Stammzellen in dreidimensionalen Langzeitkulturen (sog. Organoide) zusammen mit Immunzellen zu kultivieren. So soll der Effekt von Immunzellen (Alveolarmakrophargen) verschiedenen Alters auf die Stammzellfunktion hin untersucht werden. Das von der Stiftung Atemweg mitfinanzierte Projekt geht zwei Fragestellungen nach:

1. Wie beeinflussen junge/ alte Alveolarmakrophagen die funktionellen Eigenschaften von Stammzellen?

2. Welche zelltypspezifischen Signalwege liegen diesen Veränderungen zu Grunde?

Um die 1. Frage zu beantworten, werden Stammzellen im Organoidsystem zusammen mit jungen bzw alten Alveolarmakrophagen kultiviert und deren Funktion mit Hilfe von Multiplexfärbungen und hochauflösenden Mikroskopieverfahren charakterisiert.

Für die Beantwortung der 2. Frage werden die Organoidkulturen mit jungen oder alten Alveolarmakrophagen in die einzelnen Zelltypen aufgeteilt und dann mit Hilfe von RNA Sequenzierung auf unterschiedliche Genexpression untersucht. Bioinformatische Analysen erlauben den Forschenden dann die Charakterisierung verschiedener Signalwege und die Vorhersage wichtiger regulatorischer Mechanismen.

Im Ergebnis, so sind die Forschenden überzeugt, können therapeutische Angriffspunkte identifiziert werden, die eine Entwicklung von proregenerativen Therapien inspirieren können. Auf Grund der zu erwartenden Ergebnisse soll ein Folgeprojekt entwickelt werden, welches potentielle Angriffspunkte funktionell validiert.

 

Referenzen:
1. Melo-Narvaez MC, Stegmayr J, Wagner DE, Lehmann M. Lung regeneration: implications of the diseased
niche and ageing. European respiratory review : an official journal of the European Respiratory Society 2020:
29(157).
2. Lehmann M, Hu Q, Hu Y, Hafner K, Costa R, van den Berg A, Konigshoff M. Chronic WNT/beta-catenin
signaling induces cellular senescence in lung epithelial cells. Cellular signalling 2020: 70: 109588.
3. Lehmann M, Korfei M, Mutze K, Klee S, Skronska-Wasek W, Alsafadi HN, Ota C, Costa R, Schiller HB,
Lindner M, Wagner DE, Gunther A, Konigshoff M. Senolytic drugs target alveolar epithelial cell function and
attenuate experimental lung fibrosis ex vivo. The European respiratory journal 2017: 50(2).
4. Teissier T, Boulanger E, Cox LS. Interconnections between Inflammageing and Immunosenescence
during Ageing. Cells 2022: 11(3): 359.