Deciphering Human CASP8 Deficiency – From Molecular Mechanisms to Clinical Perspectives
Bei Kindern mit einer frühkindlichen chronisch-entzündlichen Darmerkrankung (Very Early Onset Inflammatory Bowel Disease, VEO-IBD) ist im Vergleich zur später einsetzenden Form (EO-IBD) eher der Dickdarm betroffen. Diese seltene Erkrankung geht mit einer Immunschwäche und dem Funktionsverlust diverser Genprodukte einher und lässt sich mit konventionellen Mitteln kaum therapieren.
Früheren Untersuchungen von Dr. Kotlarz zufolge wird die Erkrankung bei fünf bis zehn Prozent aller VEO-IBD-Patienten allein dadurch hervorgerufen, dass ihr Körper nicht genügend Interleukin-10-Rezeptoren bildet. Diese erste bekannte Form einer monogenen IBD-Erkrankung kann inzwischen durch eine Transplantation hämatopoetischer Stammzellen therapiert werden. Dadurch ist noch einmal klar geworden, wie wichtig eine präzise Bestandsaufnahme der genetischen Disposition der VEO-IBD-Erkrankten für die Therapie ist.
Auf der Suche nach weiteren genetischen Eigenheiten dieser Krankheit hat Dr. Kotlarz das Genom von mehr als 600 VEO-IBD-Patienten sequenziert. Bei 23 Prozent dieser Patienten waren beide Allele des Genoms an derselben Stelle mutiert. Einer dieser Fälle betraf das CASP-8-Gen, das die Caspase 8 codiert. Die Caspase 8 ist eine Protease, die sowohl für die Regulation des für den Körper essentiellen Zelltod-Programms als auch für die Regulation von Entzündungsprozessen benötigt wird. Liefert keines der beiden Allele des CASP-8-Gens eine funktionstüchtige Protease, so reicht wohl auch dieser Defekt aus, um das Krankheitsbild der VEO-IBD hervorzurufen. Dies konnte Dr. Kotlarz bei einer Untersuchung an drei nicht miteinander verwandten VEO-IBD-Patienten nachweisen, die einen solchen Caspase-8-Defekt aufwiesen. Untersuchungen an der Maus haben bereits gezeigt, dass sich diese Caspase gut als therapeutisches Ziel eignet.
Dr. Kotlarz untersucht nun, wie die VEO-IBD-Erkrankung durch den Ausfall der Caspase 8 hervorgerufen wird, und erarbeitet eine Strategie, wie man bei Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen vorgeht, in deren Zellen der programmierte Zelltod dereguliert ist. Diese Untersuchungen werden an diversen Zell- und Organsystemen – an direkt aus dem Gewebe von VEO-IBD-Patienten gewonnenen Zellen (Primärzellen), an von deren Stammzellen abgeleiteten Immunzellen, an präklinischen künstlichen Mini-Darmsystemen sowie an patienten-spezifisch humanisierten Mausmodellen – durchgeführt. Dabei soll geklärt werden, weshalb die Regulation der Lymphozyten dieser Patienten aus dem Ruder läuft und was das für die Pathogenese bedeutet. Zudem möchte Dr. Kotlarz anhand der Charakterisierung von Makrophagen, in denen die Caspase 8 ausgefallen ist, Ansatzmöglichkeiten finden, um bereits auf entsprechende Phänotypen therapeutisch einwirken zu können, bevor sich überhaupt Entzündungen entwickelt haben. Zudem soll charakterisiert werden, auf welche Weise die Darmepithelien ihre Schutz- und Barrierefunktion verlieren. Mithilfe dieser Untersuchungen will Dr. Kotlarz nicht nur nach neuen diagnostischen Instrumenten, sondern auch nach Möglichkeiten für eine individualisierte Therapie suchen.