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Projekt E2 - Identifizierung, Analytik und funktionelle Charakterisierung von extrazellulären Vesikeln

Projektleiter
Projektbeschreibung

Extrazelluläre Vesikel werden von einer Vielzahl von Zellen freigesetzt. Insbesondere die endozytotisch generierten Exosomen (40-200 nm Durchmesser) und die direkt von der Plasmamembran abgeleiteten Mikrovesikel (100-1000 nm) sind hierbei in den letzten Jahren aufgrund ihres enormen Potenzials in Bezug auf Diagnostik (liquid biopsy) und Therapiemöglichkeiten in den Fokus der Forschung gerückt. Exosomen wie auch andere Arten von extrazellulären Vesikeln etablierten sich hierbei als ein neues Prinzip der interzellulären Kommunikation. Mittels extrazellulärer Vesikel können unterschiedliche Biomoleküle wie Proteine und RNAs (beispielsweise microRNAs) in alle Körperflüssigkeiten abgegeben werden, wodurch es zur Übertragung von Informationen und Signalen kommt, welche die Genexpression in Zielzellen oder -Geweben modulieren können. Zusätzlich spielt diese Art des Informationsaustausches durch extrazelluläre Vesikel eine wichtige Rolle in der Zell-Zell-Kommunikation zwischen Parasiten und Wirtszellen, was maßgeblich zur Etablierung einer Infektion und zur Pathophysiologie beiträgt (siehe Abbildung 1).

Bindereif Grafik neu
Abb. 1:Extrazelluläre Vesikel als Kommunikatoren während der Infektion. Extrazelluläre Vesikel können in Infektionsprozessen durch Parasiten oder Viren Signale zwischen Parasit/Virus und Wirtszelle übertragen.

Unsere Arbeitsgruppe  beschäftigt sich mit der Charakterisierung extrazellulärer Vesikel aus verschiedenen Zelllinien, Parasiten (z. B. Trypanosoma brucei) sowie aus Körperflüssigkeiten wie Blut, Serum und Plasma. Zu den zentralen Methoden gehören die stringente Aufreinigung und Charakterisierung verschiedener extrazellulärer Vesikel aus den genannten Systemen (mittels differentieller und Dichtegradienten-Ultrazentrifugation), transkriptom- und genomweite Analysemethoden einschließlich bioinformatorischer Auswertungen und biochemischer Validierung, wie z.B. RNA-Seq oder CLIP-Seq, um in vivo Bindungsstellen von RNA-assoziierten Proteinen zu kartieren, allgemeine RNA-biochemische Analysemethoden wie RT-qPCR, Northern Blotting, verschiedene Ansätze zur Affinitätsaufreinigung von RNA-Protein Komplexen, sowie Zellkulturtechniken (Transfektion) und Immunolokalisation. In der RNA-Analyse konzentrieren wir uns insbesondere auf die Charakterisierung von zirkulären RNAs (circRNAs), einer neuen Klasse von nicht-kodierenden, stabilen RNAs, und auf ihr Potenzial als neuartige Biomarker.

Im Rahmen dieses Projektes werden wir eine Methodenplattform für die systematische Reinigung und Analytik von extrazellulären Vesikeln einschließlich Exosomen etablieren. Hierbei kombinieren wir die genannten Expertisen zur Reinigung, Analytik und Bioinformatik, um diese auf die verschiedenen biologischen Systeme und Fragestellungen innerhalb des LOEWE-Zentrums anzuwenden. Durch die Etablierung einer solchen Plattform erhoffen wir uns neue Einblicke in die interzelluläre Kommunikation zwischen Parasiten und Wirtszellen, um die komplexen Netzwerke bei Infektionsprozessen aufzuklären. Dies sollte neue Möglichkeiten für die Entwicklung von hochspezifischen Diagnostik- und Therapieansätzen liefern.

Extrazelluläre Vesikel als Kommunikatoren während der Infektion.

Extrazelluläre Vesikel können in Infektionsprozessen durch Parasiten oder Viren Signale zwischen Parasit/Virus und Wirtszelle übertragen.