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Foto: Rolf K. Wegst
24. November 2020

Interdisziplinäres Team findet neue Wege für die PCD-Forschung

News 2020-482 DE

Bei der Primären Ciliären Dyskinesie (PCD) handelt es sich um eine sehr seltene erbliche Systemerkrankung, die bei Betroffenen u.a. zur Sekretretention und in Folge zu einer chronischen Entzündung und oft auch chronischen Infektion der Atemwege führt. Bisher wurde die weitere Erforschung dieser Erkrankung durch das nur in geringem Umfang für Untersuchungen zur Verfügung stehende Zellmaterial erschwert. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit gelang es DZL-Forschern nun, induzierte pluripotente Stammzellen herzustellen, mit denen unbegrenzte Mengen an Untersuchungsmaterial hergestellt werden können.

PatientInnen mit PCD leiden an chronischen Infektionen, Entzündungen und in der Folge zum Teil sogar an irreparablen Gewebeschäden. Die Krankheitsursache ist eine Fehlfunktion der Flimmerhärchen (auch Zilien genannt) des respiratorischen Epithels, einer speziellen Schutz- und Funktionsschicht aus Zellen, welche die Atemwege auskleiden. Die molekularen Mechanismen der Krankheitsentstehung sind bisher allerdings nur unvollständig aufgeklärt. Bekannt sind PCD-verursachende Mutationen in ca. 50 Genen, die von einer Fehlbildung durch Beeinträchtigung der Dyneinarme der Zilien über die Fehlfunktion durch abnormales Schlagmuster bis hin zum vollständigen Fehlen von Zilien (Zilienagenesie) reichen. Hierdurch wird der Transport des Atemwegssekrets und damit auch die Befeuchtung und Reinigung der Atemwege beeinträchtigt.

Derzeit gibt es keine zugelassene spezifische Therapie für PCD. Oftmals besteht die Behandlung allein in der Behandlung der Symptome, indem Sekretablagerungen mittels Inhalationen und Atemphysiotherapie verringert und die häufigen Infektionen mit Antibiotika kontrolliert werden. Detailliertere Studien waren bis heute dadurch erschwert, dass den Forschenden Zellmaterial für Untersuchungen nicht im erforderlichen Umfang und in verlässlicher Qualität verfügbar war.

Am DZL-Standort BREATH arbeitet ein interdisziplinäres Team um die Grundlagenwissenschaftler Dr. Ruth Olmer und Prof. Ulrich Martin (Herz-, Thorax-, Transplant- und Gefäßchirurgie und den Leibniz Forschungslaboratorien für Biotechnologie und künstliche Organe; MHH) und den Kliniker PD Dr. Felix Ringshausen (Oberarzt in der Klinik für Pneumologie; MHH) in einem translationalen Ansatz daran, diesen Engpass zu beseitigen. Es gelang den Forschenden, Blutzellen von drei PCD-Patienten mit unterschiedlichen Mutationen in relevanten Genen (CCNO (fehlende Zilien), DNAH5 (abnormale Ultrastruktur der Zilien) und NME5 (dysfunktionale Zilien)) zu isolieren und hieraus induzierte pluripotente Stammzellen herzustellen. Diese Zellen lassen sich im Labor unbegrenzt vermehren und zu Zilien-tragenden Atemwegszellen differenzieren. Hierdurch steht den Forschenden zukünftig ausreichend Untersuchungsmaterial zur Verfügung, um ein in vitro-Modell der PCD zu entwickeln.

Basierend auf diesem neuen Modell können in Zukunft Krankheitsursachen genauer untersucht und innovative zielgerichtete Therapieoptionen entwickelt werden. Dieser spannenden und herausfordernden Aufgabe will sich das Team in Zukunft widmen.

Originalpublikationen

CCNO mutation

DNAH5 mutation

NME5 mutation

Quelle: BREATH

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