Page 26 - Das Magazin 2019
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 Oktober 2019
    Abbildung 2: Der Überle- bensvorteil von Zellen mit CCM1-Verlust (rot) führt zur Entstehung eines Kavernoms (modifiziert nach Rath et al.).
Mit Hilfe der Hochdurchsatzsequenzierung wurde das Zellgemisch zu Beginn des Experiments, nach 16 und nach 34 Tagen untersucht. Dazu wurde das Erbgut aus den Zellen isoliert und die Häufigkeit der normalen und der veränderten Sequenzen bestimmt.
Es stellte sich heraus, dass das Zellgemisch bereits nach 16 Tagen eine ganz andere prozentuale Zusammenset- zung aufwies (Abb. 1). Obwohl Zellen mit komplettem CCM1-Verlust anfangs nur 10 % der Zellen ausmachten, hatten sie die anderen Zellen weitgehend überwachsen (Spiegler et al. 2019).
Zellen ohne CCM1 zeigen einen deutlichen Überlebensvorteil durch eine verminderte Fähigkeit zum gerichteten Zelltod.
Dieses Ergebnis deckt sich mit weiteren eigenen Beob- achtungen, dass der gerichtete Zelltod, ein zelleigener Mechanismus, welcher sowohl von außen als auch aktiv durch einzelne Zellen ausgelöst wird, in CCM3-inaktivier- ten menschlichen Nabelschnurvenenzellen gestört ist (Schwefel et al. 2019). Eine US-amerikanische und eine europäische Forschergruppe konnten jüngst unabhän- gig voneinander eine klonale Expansion von CCM3-in- aktivierten Zellen in Mausmodellen zeigen (Detter et al. 2018, Malinverno et al. 2019).
Mit den hervorragend kultivierbaren CCM-defizienten Endothelzellen haben wir nun die Möglichkeit, in der Zellkultur die zellulären Prozesse genau zu untersuchen, welche der Kavernomentstehung zugrunde liegen. Dar- über hinaus kann durch die Zugabe von Wirkstoffen ge- prüft werden, ob das veränderte Wachstumsverhalten gezielt beeinflusst werden kann.
Die gewonnenen, Patienten-spezifischen Zelllinien sind wichtig für die Erforschung von medikamentösen Therapien.
Zusammenfassung
Durch den Einsatz der CRISPR/Cas9-Genschere konnte gezeigt werden, dass menschliche Endothelzellen mit Erbgutveränderungen in beiden elterlichen Kopien ei- nes CCM-Gens einen Überlebensvorteil haben. Dieser führt im Hirngewebe zur Entstehung von Kavernomen (Abbildung 2). Aus den experimentellen Beobachtungen
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lässt sich aber auch schlussfolgern, dass die gezielte Kor- rektur von Patienten-spezifischen Erbgutveränderungen mittels der CRISPR/Cas9-Genschere in den CCM-Genen kein therapeutisches Potential bietet. Die gewonnenen, Patienten-spezifischen Zelllinien sind jedoch von ho- hem Wert für die Erforschung von Therapiemöglichkei- ten, welche auf eine medikamentöse Beeinflussung des veränderten Wachstumsverhaltens abzielt.
Quellen:
Much CD, Rath M, Felbor U (2017). CRISPR/Cas9 - Möglichkeiten und Grenzen der „genetischen Schere“. Das Magazin, Ausgabe 3, Juni 2017, 26-28.
Spiegler S, Rath M, Much CD, Sendtner BS & Felbor U (2019). Precise CCM1 gene correction and inactivation in patient-derived endothelial cells: Modeling Knudson's two-hit hypothesis in vitro. Mol Genet Geno- mic Med, 7(7):e00755.
Schwefel K, Spiegler S, Ameling S, Much CD, Pilz RA, Otto O, Völker U, Felbor U, Rath M (2019). Biallelic CCM3 mutations cause a clonogenic survival advantage and endothelial cell stiffening. J Cell Mol Med, 23(3), 1771-1783.
Detter MR, Snellings DA & Marchuk DA (2018). Cerebral Cavernous Mal- formations Develop Through Clonal Expansion of Mutant Endothelial Cells. Circ Res, 123(10), 1143-1151.
Malinverno M, Maderna C, Abu Taha A, Corada M, Orsenigo F, Valentino M, ..., Dejana E (2019). Endothelial cell clonal expansion in the develop- ment of cerebral cavernous malformations. Nat Commun, 10(1), 2761. Rath M, Pagenstecher A, Hoischen A, Felbor U (2019). Postzygotic mo- saicism in cerebral cavernous malformation. J Med Genet, im Druck.
 Das Autorenteam (v.l.): Dr. Stefanie Spiegler, Dr. Matthias Rath, Christiane Much, M.Sc., Prof. Ute Felbor.
   Anmerkung der Redaktion:
Einen Bericht aus Patientensicht über die Teilnahme an dieser Forschungsarbeit finden Sie in der Rubrik "Erfahrungsberichte" auf Seite 46.
Foto: © Kathrin Sachse













































































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