CRISPR-vermittelte Aktivierung endogener Gdf15 und Ucp1 Expression im Skelettmuskel zur Behandlung von Insulinresistenz und Adipositas

Ansprechperson: Dr. Kornelia Johann

Förderer: Deutsches Zentrum für Diabetesforschung e. V. (DZD)

In diesem DZD-Projekt nutzen wir die CRISPR-vermittelte Aktivierung endogener Genexpression (CRISPRa-Technologie), um in der Skelettmuskulatur endogene Abwehrkräfte gegen Diabetes und Fettleibigkeit zu mobilisieren. Dieses neuartige, spezifische und reversible genetische Instrument basiert auf der CRISPR/Cas9-Technologie, die in den letzten Jahren die Forschung revolutioniert hat. Üblicherweise nutzen Forschende diese Methode, um Gene ganz auszuschalten bzw. neues genetisches Material in die Zellen einzuführen (Doudna & Charpentier, 2014). Dabei wird eine spezifische guide-RNA (gRNA) entwickelt, welche an die zu verändernde Stelle im Genom bindet. Diese gRNA rekrutiert dann das Cas9-Enzym, welches an dieser Stelle die DNA schneidet. Durch die daraufhin induzierten Mechanismen zur DNA-Reparatur werden dann die gewünschten Veränderungen, wie beispielsweise eine Deletion oder Insertion, erreicht.

Die CRISPRa-Technologie basiert jedoch auf dem Ansatz, mittels eines inaktiven Cas9-Proteins (dead Cas9, dCas9), einer spezifischen gRNA, sowie Transkriptionsfaktoren die Expression bereits vorhandener (endogener) Gene zu aktivieren (Dominguez et al., 2016). Mit CRISPRa werden wir gleichzeitig das Uncoupling protein 1 (Ucp1) und den Growth/differentiation factor 15 (Gdf15) im Skelettmuskel hochregulieren. Damit gehen wir der Hypothese nach, dass diese Hochregulierung die Insulinresistenz verbessert und das Körpergewicht reduziert.