Der pankreas-zellspezifische Transkriptionsfaktor ist für die terminale Differenzierung von Amakrinzellen in der Retina verantwortlich

Hintergrund: Die Retina besteht insgesamt aus sechs neuronalen (Stäbchen, Zapfen, Horizontalzellen, Bipolare Zellen, Amakrine Zellen, Ganglienzellen) Zelltypen und einer glialen Zelle (Müller-Zelle), die während der Retinogenese aus multipotenten Progenitorzellen (retinale Progenitorzellen) entstehen. Die Gesamtpopulation der Amakinzellen besteht je nach Transmitterbildung aus ca. 35% GABAergen und ca. 40% Glycinergen Amakrinzellen. Für die Generierung von Amakrinzellen spielen die Transkriptionsfaktoren NeuroD1, NeuroD4, Foxn4 und Barhl2 eine entscheidende Rolle. Dem Transkriptionsfaktor Pax6 kommt dabei die Bedeutung eines Schlüsselgens („master control genes“) bei der Augenentwicklung zu. Dieses evolutionär konservierte Gen induziert die Entstehung von Augenanlagen während der Embryogenese. Homozygote Mutation von Pax6 führt in Mäusen zur rudimentären Augenstrukturen, wobei heterozygote Mausmutaten an Mikroophthalmie leiden. Bei Menschen führen Mutationen im Pax6-Gen in den meisten Fällen zur Aniridie und in Abhängigkeit vom Genort und Penetranz zur Keratopathie, Katarakt, Hypoplasie der Makula und Peters Anomalie. Methodik: Zur genauen Identifikation von Phänotyp-Genotyp-Korrelation haben wir mit Hilfe der homologen Rekombintionstechnik in embryonalen Stammzellen (ES) eine Mauslinie generiert, die anstelle eines endogenen zellspezifischen Transkriptionsfaktors eine Cre-Rekombinase exprimiert. Nach Verpaarung dieser Mauslinie mit einer zweiten transgenen Mauslinie kann das Gen lacZ (beta-Galaktosidase) nach Deletion einer mit loxP-flankierten Stoppkassete aktiviert werden. Da die neue Mauslinie nur 3 Stunden postnatal überlebensfähig war, wurden so genannte „Retinal Explant“-Experimente durchgeführt. Ergebnisse: Unter Anwendung dieser Cre-loxP-Methode konnten wir erstmals die Expression des pankreas-spezifischen Transkriptionsfaktors in der Retina von Mäusen ab dem Embryonaltag 14,5 (E14,5) nachweisen. Weiterhin konnte wir in der Retina von homozygot Null-Mutanten bezüglich des Transkriptionsfaktors im Vergleich zu Wildtyp Mäusen eine massive Dysmorphogense charakterisieren. Dabei zeigt die Retina der homozygot Null-Mutanten im Vergleich zum Wildtyp folgende Merkmale: 1. die innere plexiforme Schicht ist nicht ausgebildet 2. Desorganisation von Amakrinen Zellen, Bipolaren Zellen und Horizontalzellen und 3. fehlen von GABAergen und Glycinergen Amakrin-Zellen. Schlussfolgerung: Der zellspezifische Transkriptionsfaktor ist zell-autonom für die terminale Differenzierung von Amakrin-Zellen notwendig. Genauere Erkenntnisse über die Retinogenese werden uns in Zukunft ermöglichen, die Erkrankungen auf molekularer Ebene besser zu verstehen, um maßgeschneiderte Therapiestrategien zu entwickeln.