A20 reguliert vaskuläres Remodeling durch Inhibition von IFN

Interferone (IFNs) spielen im angeborenen Immunsystem eine wichtige Rolle, sie sind aber auch in der Pathogenese von Autoimmunkrankheiten (Typ I IFNs) oder in der Transplant-Arteriosklerose (Typ II IFNs) beteiligt. Daher kommt der Entwicklung von Strategien, die darauf abzielen, die IFN-Expression zu reduzieren und die IFN-Signalkaskade abzuschwächen, besondere Bedeutung zu. Wir zeigen in Vorversuchen zu diesem Antrag, dass das anti-inflammatorische Protein A20 in glatten Muskelzellen (SMC) die Expression von STAT1 (signal transducer and activator of transcription 1) transkriptionell inhibiert, und ebenso die Phosphorylierung/Aktivierung dieses Proteins unterdrückt. Nachdem STAT1 der zentrale Mediator des Typ II IFN Signalweges ist, ist durch Überexpression von A20 auch die IFN gamma abhängige Expression von Genen wie Indoleamin-2-3-dioxygenase (IDO) oder Interferon gamma-induced Protein 10 (IP-10) in SMC deutlich abgeschwächt. In weiteren Versuchen mit A20 siRNA beweisen wir, dass A20 eine physiologische Rolle in der Regulierung des IFN-Signalweges spielt, da eine Verringerung von A20 Level zu erhöhter Induktion IFNg regulierter Gene führt. Nachdem IFNg in der Bildung von Transplant-Arteriosklerose (TA) eine entscheidende Rolle spielt, wollen wir in diesem Projekt die Effekte von A20 auf den durch STAT1 vermittelten IFNg-Signalweg näher untersuchen. Auf molekularer Ebene, mittels Chromatin-Immunopräzipitation, werden wir die transkriptionelle Regulation von STAT1 in A20 überexprimierenden SMC betrachten. Nachdem der Typ II IFN-Signalweg von einer schwachen Typ I IFN Aktivität abhängig ist, werden wir den Einfluss von A20 auf diesen Crosstalk erforschen. Darüberhinaus werden wir auch untersuchen, ob direkte Bindung von A20 an den Signalkomplex die Aktivierung desselben unterdrückt. In vivo werden wir das therapeutische Potential von A20 als Inhibitor von STAT1 bzw. IFNg mit Hilfe eines Maus- Modells für TA prüfen. Dafür verwenden wir ein Transplant-Modell, in dem die Aorta einer Spendermaus in die Halsschlagader einer genotypisch komplett unterschiedlichen Empfängermaus transplantiert wird, bzw. auch ein syngenisches Mausmodell. In dem syngenischen Modell wird eine IFNg-Rezeptor (IFNGR) kompetente Spenderaorta in eine IFNGR knockout Maus transplantiert, und TA durch IFNg Injektion induziert. Anschließend soll durch Wiederherstellung physiologischer STAT1 Levels nach A20 Überexpression die zentrale Rolle von STAT1 in der Pathogenese von TA restlos geklärt werden. Das allumfassende Ziel dieser Studie ist es, die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien voranzutreiben, um abnormer Interferonaktivität - zum Beispiel in Transplant-Arteriosklerose - entgegenwirken zu können. Die Kombination der außerordentlichen Expertisen von Dr. Ferran in Gefäßbiologie, Inflammation und Transplant- Immunologie, sowie von Dr. Sexl im Zusammenhang mit JAK-STAT-Signaling soll dazu führen, dass sowohl der Antragsteller als auch die involvierten Labors immens von dieser Zusammenarbeit profitieren.

Arterielle Verschlusskrankheiten sind die häufigste Todesursache in der westlichen Welt. Unzureichende Blutdurchströmung des Herzens führt zu Herzversagen und der einzige Ausweg ist oft eine Herztransplantation. Häufig entwickelt sich im transplantierten Herzen allerdings sogenannte Transplantat-Vaskulopathie, eine bestimmte Art koronarer Arteriosklerose, und dadurch ist der langfristige Erfolg begrenzt. Auf der Suche nach neuen Therapieansätzen erforschten wir wie das entzündungshemmende Protein A20 die Struktur von Blutgefäßen erhält und Gefäßverengung verhindert. Diese neu entdeckte Schutzfunktion von A20 hebt nicht nur das therapeutische Potential dieses Proteins hervor, sondern auch seine mögliche Funktion als verlässlicher prognostischer Marker.Um die Rolle von A20 in der Pathogenese der Vaskulopathie zu untersuchen, nutzten wir ein Transplantat-Modell in Mäusen. Dabei wird eine Spender-Aorta in die Halsschlagader einer Empfängermaus eingesetzt. In diesem Modell entwickeln sich schwere Läsionen innerhalb von 4 Wochen, und die pathologischen Vorgänge sind ident mit jenen in der koronaren Vaskulopathie. Um gezielt die Rolle von A20 zu untersuchen, über-exprimierten wir dieses Protein in den Spenderaorten unmittelbar bevor Transplantation. Umgekehrt verwendeten wir auch Aorten von A20 heterozygote Spendern, denen eine Kopie der A20-Genes fehlt und die dadurch verminderte Expression des Proteins aufweisen; ähnlich menschlichen Individuen mit bestimmten Erbgut (z.B. Einzelnukleotid-Polymorphismus im A20 / TNFAIP3 Locus). Als Backup für unsere in vivo-Studien verwendeten wir in vitro Kulturen von Endothelzellen und glatten Muskelzellen, isoliert aus der menschlichen Koronararterie. Wir identifizierten A20 als Inhibitor der Interferon gamma Signalübertragung in Blutgefäßzellen. Das ist von besonderer Bedeutung, da Interferon gamma eine zentrale pathologische Rolle in der Transplantat-Vaskulopathie spielt. In der Tat blockiert A20 die Phosphorylierung von tank binding kinase-1 (TBK-1), und dadurch wird basale Interferon beta Aktivität in der Zelle vermindert. Diese Aktivität ist allerdings von Nöten, um die Bereitstellung des zentralen Signalübermittlers (signal transducer and activator of transcription-1, STAT1) der Interferon gamma Signaltransduktion zu garantieren. Hohe A20 Levels bewirken daher niedrige STAT1 Levels, und dadurch eine Inhibierung des Interferon gamma Signalweges. Diese neu erforschte Eigenschaft von A20 ist maßgeblich daran beteiligt, dass Überexpression von A20 die Entstehung von Vaskulopathie unterdrückt, während teilweiser Verlust von A20 die Läsionen verschärft. Basierend auf diesen Ergebnissen schließen wir, dass A20 eine wichtige physiologische Rolle in Transplantat-Vaskulopathie spielt. Außerdem zeigt unsere Studie dass A20 -basierende Gentherapie ein Versprechen für die Zukunft der Herztransplantation darstellen kann.