Koaktivatoren der extravillösen Trophoblast-Differenzierung

Die Voraussetzung für eine erfolgreiche Schwangerschaft und die Entstehung eines gesunden Kindes ist eine korrekte Entwicklung der Plazenta. Die Zellen der Plazenta werden Trophoblasten genannt und spezialisieren zu verschiedenen Subtypen. Eine dieser Unterarten wird von den extravillösen Trophoblast (EVT) gebildet, die vom Plazentagewebe abstammen und am Uterus der Mutter anhaften. EVT wandern in das Gewebe sowie die Gefäße des Uterus ein und spielen für die korrekte Entwicklung der Plazenta eine bedeutende Rolle. Einerseits verhindern sie die Abstoßung des Föten durch das mütterliche Immunsystem, andererseits modifizieren sie die uterinen Spiralarteriolen und regulieren somit die Nähr-und Sauerstoffversorgung des Kindes. Ein fehlerhafter Gefäßumbau ist mit schwerenSchwangerschaftskomplikationenwie Präeklampsieoder intrauteriner Wachstumsretardierung verbunden.Zugrunde liegendeUrsachen könnten eine inkorrekte Plazentaentwicklungund einefehlerhafte Entstehung der EVT-Linieineinem frühen Schwangerschaftsstadium darstellen. Die molekularen Mechanismen, welche die Entwicklung dieses invasiven Zelltyps regulieren, sind jedoch weitgehend unbekannt. In dieser Studie planen wir die Rolle des Yes-associated protein (YAP) sowie des transcriptional co-activator with PDZ-binding motif (TAZ) zu studieren. Diese Proteine sind dafür bekannt am Knotenpunkt verschiedener Signalkaskaden, die während der Entwicklung aktiv sind, zu agieren. Im Zellkern fungieren YAP/TAZ als Ko-Aktivatoren der TGF-beta-, Wingless- und Hippo-abhängigen Gentranskription und entscheiden somit über das Schicksal der Zellen. Unsere präliminären Daten zeigen, dass YAP und TAZ im Zellkern der EVTs vorhanden sind. Daher nehmen wir an, dass YAP/TAZ für die Plazentation sowie für die EVT Entwicklung entscheidend sein könnten. In diesem Projekt studieren wir zum ersten Mal die biologischen Effekte von YAP/TAZ in EVT, erforschen ihre Zielgene und analysieren YAP/TAZ-kontrollierte Genregionen. Zu diesem Zweck werden wir sowohl verschiedene Plazenta-Modellsysteme als auch innovative molekulare Techniken wie Gen-Silencing, RNS- Sequenzierung und Chromatin Immunpräzipitation-DNS Sequenzierung, verwenden. Des Weiteren werden wir die Expression der beiden Ko-Aktivatoren in plazentären Pathologien, die mit abnormalem Trophoblastenwachstum und Invasion assoziiert sind, studieren. Zur Erfüllung der Aufgaben wird ein Kollaborationsnetzwerk gegründet, zu dessen Mitgliedern neu angestellte Doktoranden, verschiedene Experten der medizinischen Universität Wien (Geburtshilfe und föto-maternale Medizin, Pathologie, Kernbereich Genom-Analysen) sowie Wissenschaftler der Universität Paris und Stanford zählen. Zusammenfassend werden die Resultate dieses Projekts neue Einblicke in entscheidende Schritte der EVTEntwicklung geben und somit die Basisfür ein besseresVerständnis von Schwangerschaftserkrankungen, die mit einer abnormen Plazenta-und Trophoblastenfunktion verbunden sind, bilden.

Ziel des Projektes war einen verbesserten Einblick in die molekularen Vorgänge der humanen Plazentaentwicklung während der Frühschwangerschaft zu erhalten. Insbesondere sind hier 2 unterschiedliche Entwicklungsvorgänge für das Verständnis der physiologischen Plazentafunktion von entscheidender Bedeutung. Zum einen bilden sich innerhalb der ersten beiden Schwangerschaftswochen sogenannte Synzytiotrophoblasten aus trophoblastären Vorläuferzellen, die den Transport von Nährstoffen zum Föten und die Hormonproduktion der Plazenta determinieren. Zum anderen entstehen invasive extravillöse Trophoblasten, die den mütterlichen Uterus invadieren und am Umbau von uterinen Gefäßen beteiligt sind um den Blutfluss zu reifenden Plazenta zu regulieren. Fehler in der Entwicklung und Differenzierung der epithelialen Trophoblasten spielen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Schwangerschaftserkrankungen. So sind beispielsweise schwere Formen der intrauterinen Wachstumsretardierung und der Präeklampsie mit Defekten in der Plazentation und dem uterinen Gefäßumbau assoziiert. Die molekularen Vorgänge in der humanen Plazenta-Entwicklung sind jedoch größtenteils ungeklärt, da bis dato geeignete Modellsystem nicht generiert wurden. Ein besseres Verständnis der frühen Plazentaentwicklung stellt jedoch eine Voraussetzung für eine bessere Diagnose und möglicherweise langfristigen Therapie von Schwangerschaftserkrankungen mit Plazentationsdefekten dar. In diesem Projekt konnten wir als erstes Team weltweit ein 3-dimensionales Organoid-Modell der humanen Plazenta entwickeln. Trophoblastäre Stammzellen, die in diesem System langfristig zum Wachsen gebracht wurden, differenzieren hierbei in die beiden Trophoblast-Subtypen. Invasive Trophoblasten können gezielt nach Veränderung der Kulturbedingungen generiert werden. Somit stellt dies das erste Modell für die zielgerichtete Entwicklung der invasiven extravillösen Trophoblasten-Linie dar. Des Weiteren konnten wir die 3D-Organoide verwenden um die Funktion der Ko-Aktivatoren der Transkription, YAP und TAZ, in der Selbsterneuerung trophoblastärer Stamzellen bzw. bei der invasiven Differenzierung zu untersuchen. Zusätzlich konnten wir den Rezeptor Notch1, als den ersten Faktor identifizieren, der für die Ausprägung von Vorläuferzellen des invasiven Trophoblasten entscheidend ist.