Projekt: X05
Integriertes transkriptomisches Profiling UVB-induzierter DNA-Schäden, Entzündungen und Neovaskularisationen in okulären Zellpopulationen
Dieses Crosslinking-Projekt untersucht, wie ultraviolette B-Strahlung (UVB) transkriptionelle Stressantworten in Zellpopulationen der Augenoberfläche, der Retina und des Immunsystems beeinflusst. UVB-Strahlung stellt einen bedeutenden umweltbedingten genotoxischen Stressfaktor dar, der zu Entzündungen, Gewebeumbau, Neovaskularisation und degenerativen Augenerkrankungen beiträgt. In Hornhaut- und Limbuszellen verursacht UVB direkte DNA-Schäden und aktiviert DNA-Schadensantwort-Signalwege, die DNA-Reparatur, inflammatorische Signalübertragung, Zellschicksalsentscheidungen sowie angiogene Prozesse regulieren. Über die Hornhaut hinaus wird UV-assoziierte Pathologie auch mit retinalen Schäden, endothelialer Degeneration und okulären Tumorerkrankungen, einschließlich konjunktivaler Melanome, in Verbindung gebracht.
Frühere Studien innerhalb des SFB 1607 zeigten, dass UV-induzierter Stress in der kornealen Stammzellnische inflammatorische Signalwege, stromalen Gewebeumbau und pathologische Vaskularisierung fördert, die mit Erkrankungen wie dem Pterygium assoziiert sind. Allerdings analysieren die meisten bisherigen Studien UVB-induzierte transkriptionelle Veränderungen nur in isolierten Zellpopulationen. Ziel dieses Projekts ist daher die Etablierung einer umfassenden systembiologischen transkriptomischen Analyse über verschiedene okuläre und immunologische Zelltypen hinweg, um konservierte UVB-Antwortprogramme zu identifizieren und diese von zelltyp- oder krankheitsspezifischen Veränderungen zu unterscheiden.
Hierfür integriert das Projekt ein breites Spektrum primärer humaner okulärer Zellen, Immunzellen und krankheitsassoziierter Zellmodelle, darunter limbale epitheliale und stromale Zellen, aus Pterygien gewonnene Zellen, korneale Endothelzellen gesunder Spenderinnen und Spender sowie von Patientinnen und Patienten mit Fuchs-Endotheldystrophie, Zelllinien konjunktivaler Melanome, retinale Pigmentepithelzellen und verschiedene Immunzellpopulationen. Die Zellen werden standardisierter UVB-Bestrahlung ausgesetzt und zu frühen sowie späten Zeitpunkten analysiert, um DNA-Schadenssignalwege, inflammatorische Aktivierung, Reparaturmechanismen und angiogene transkriptionelle Programme zu charakterisieren.
Mittels Bulk-RNA-Sequenzierung und vergleichender bioinformatischer Analysen sollen konservierte sowie zelltypspezifische transkriptionelle Signalwege identifiziert werden, die mit UVB-induzierten Entzündungen, Angiogenese, Fibrose und Degeneration verbunden sind. Durch die Verbindung von Expertise aus den Bereichen Augenoberflächenbiologie, retinale Erkrankungen, Immunologie und Bioinformatik etabliert dieses Projekt einen neuartigen interdisziplinären Forschungsrahmen innerhalb des SFB 1607 zum Verständnis UV-assoziierter okulärer Pathologien.
Der entstehende transkriptomische Atlas soll molekulare Zusammenhänge zwischen DNA-Schäden, Entzündungen und pathologischer Neovaskularisation aufdecken, die biologische Aussagekraft von in-vitro-UVB-Modellen verbessern und potenzielle Biomarker sowie therapeutische Zielstrukturen für UV-induzierte Augenerkrankungen identifizieren, darunter Pterygium, Fuchs-Endotheldystrophie, retinale Degeneration und okuläre Tumorerkrankungen.
Zentrale Methoden
- Standardisierte UVB-Bestrahlungsmodelle
- Primäre humane Hornhaut-, Limbus-, Retina- und Immunzellkulturen
- Zelllinienmodelle konjunktivaler und uvealer Melanome
- Bulk-RNA-Sequenzierung (RNA-seq)
