M-Projekte

Im Rahmen dieses Projekts wird ein Transkriptions- und Chromatin-Atlas der geschlechtsspezifischen Diversität der somatischen Gewebedifferenzierung mit Einzelzellauflösung in zwei Mausmodellen erstellt: der TFM (testikuläre Feminisierung) und der CYP17KI-Maus. Wir erwarten ein Einzelzell-Transkriptom-basiertes Modell der Verteilung und des Ausmaßes somatischer geschlechtsspezifisch differenzierter Zelltypen und Geweben in Mäusen. Diese Informationen werden wir auf den menschlichen Körper übertragen, um das Verständnis und das Bewusstsein für die Komplexität der Geschlechtsentwicklung einschließlich spezifisch unterschiedlicher somatischer Gewebe und Zellen zu verbessern.

In diesem Projekt werden humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs) als Modellsystem verwendet, um die Wirkung von Geschlechtschromosomen und Geschlechtshormonen in frühen Stadien der menschlichen Gehirnentwicklung sowie während der neuronalen Differenzierung von GnRH+ Neuronen in 46,XX-, 46,XY- und Sexualhormonrezeptor-defizienten Zellen zu analysieren. Hierfür werden zwei hiPSCs verwendet, die von Patienten mit kompletter Androgeninsensitivität (CAIS) stammen und für dieses Projekt erzeugt wurden.

In diesem Projekt werden die gleichen Mausmodelle (TFM und CYP17KI) wie in Projekt M01 verwendet und die postnatale Entwicklung untersucht. Außerdem wird in diesem Projekt eine umfassende Phänotypisierung von XY-Tieren mit 17α-Hydroxylasemangel oder Androgeninsensitivität zu verschiedenen Zeitpunkten während der altersabhängigen Entwicklung durchgeführt, wobei kardiovaskuläre und metabolische Eigenschaften in vivo auf Aspekte geprüft werden, in denen sie den Phänotyp von Menschen mit DSD rekapitulieren.

Unser Verständnis der genetischen Kontrolle der Gonadenentwicklung bleibt unvollständig, da die diagnostische Sequenzierung genetische Abweichungen nur in 30 % der Fälle von Gonadendysgenesie aufdeckt. Strukturelle Variationen oder nichtkodierende Sequenzveränderungen können die Genregulation beeinflussen und ein breites Spektrum phänotypischer Effekte verursachen. Um Karten regulatorischer Effekte von Promotor- und Enhancer-Regionen zu erzeugen, werden wir Elemente, die mit bekannten Genen für die Geschlechtsentwicklung (DSD) verbunden sind, durch Sättigungsmutagenese und Massively Parallel Reporter Assays (MPRAs) untersuchen. Darüber hinaus werden wir eine Long-Read-Genomsequenzierung für Patient*innen durchführen, die auf der Grundlage klinischer Befunde und einer nicht schlüssigen Exomanalyse ausgewählt werden. Mithilfe fortschrittlicher Computermethoden werden Strukturvarianten gesucht und nicht-kodierende sowie genregulatorische Effekte untersucht. Identifizierte nichtkodierende Varianten werden einer funktionellen Charakterisierung und einer anschließenden Analyse unterzogen.

In dem Projekt werden metabolische Analysen von Modellsystemen der oben genannten Projekte durchgeführt. Dafür werden Mausseren und -urin, Zellkulturüberstände und -extrakte sowie menschliche Seren und Urin hinsichtlich der Metabolitenzusammensetzung analysiert. Anschließend werden wir Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den verschiedenen Gruppen untersuchen. Die Identifizierung geschlechtsspezifischer Stoffwechselwege durch den Vergleich von Proben von Personen mit DSD mit typischen männlichen und weiblichen Personen und die Kombination mit Untersuchungen an Mausmodellen der Geschlechtsentwicklung wird es uns ermöglichen, Stoffwechselveränderungen zu entschlüsseln, die durch das chromosomale Geschlecht und den Hormonstatus beeinflusst werden.

Im Rahmen dieses Projekts werden unsere bestehenden LC-MS/MS-Methoden kombiniert, deutlich erweitert und validiert für die gleichzeitige sensitive und spezifische Bestimmung definierter Steroidmetaboliten, die den klassischen, den alternativen, den Backdoor- und den 11-oxygenierten C19-Androgensytheseweg repräsentieren. Außerdem sollen die androgenen Steroidome verschiedener spezifischer, molekular definierter (mutationspositiver) Formen von XY-DSD verglichen werden.

Dieses Projekt zielt darauf ab, ein besseres Verständnis der Entwicklung von Keimdrüsengewebe in einem räumlich-zeitlichen Kontext zu gewinnen. Im Rahmen der Studie werden 22 derzeit verfügbare Gonadengewebe, die 15 verschiedene DSD-Manifestationen umfassen, auf Transkriptom-, Proteom- und genetischer Ebene räumlich und zeitlich charakterisiert. Die räumlichen Informationen werden durch genetische Daten ergänzt, einschließlich struktureller und regulatorischer Variationen. Diese Informationen werden mit der Transkriptomregulierung der Hormonsignalisierung bei der Geschlechtsentwicklung aus transformierten iPSCs (von M02) und mit der von androgenabhängigen Veränderungen der Zelltypzusammensetzung bei Mäusen (von M01 und M03) sowie mit Metabolomeigenschaften (von M05) verglichen.

Ziel dieses Projekts ist es, die wissenschaftliche Idee zu erforschen, dass das Geschlecht als ein Spektrum und nicht als ein binäres Konzept betrachtet werden sollte, wobei XX-weiblich und XY-männlich die Extreme darstellen. Dafür werden hormonbasierte quantitative Merkmalsscores für die Geschlechtsstratifizierung in genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) verwendet, um die Chancen zu verbessern, geschlechtsspezifische genetische Risikofaktoren für die koronare Herzkrankheit (KHK) zu ermitteln. Außerdem werden etwa 500 der 2 500 verfügbaren DNA-Proben von 46,XY DSD im Forschungslabor der Universität zu Lübeck nach dem Phänotyp ausgewählt, um genetische Loci, die mit DSD assoziiert sind, zu identifizieren und die genetische Architektur, einschließlich möglicher polygener Komponenten, zu charakterisieren.