Das CLN7-Protein und das gleichnamige Gen sind aufgrund ihrer Rolle bei der neurodegenerativen CLN7-Erkrankung von wissenschaftlichem Interesse. Diese lysosomale Speicherkrankheit ohne kurative Behandlungsmöglichkeit führt zu einer progredienten Neurodegeneration und zum Versterben im Kindes- oder Jugendalter. Die meisten Forschungsarbeiten zielen darauf ab, die bisher weitgehend unbekannte Funktion des Proteins und dazugehörige pathophysiologische Mechanismen zu verstehen. Diese Dissertation untersuchte die Rolle von CLN7 bei immunologischen Prozessen mit besonderem Fokus auf den Cholesterinstoffwechsel sowie SARS-CoV-2 und dessen Rezeptor ACE2.
Da die Viruslast von mit SARS-CoV-2 infizierten HEK293T-Zellen in Zusammenhang mit der CLN7-Expression steht, wurden die ACE2-Rezeptoren auf der Zelloberfläche durchflusszytometrisch quantifiziert. So konnte eine um etwa 40 % reduzierte ACE2-Expression in CLN7-defizienten HEK293T-Zellen nachgewiesen werden. Dies könnte die geringere Viruslast erklären und auf einer gestörten Funktion von Lipid Rafts beruhen. Der Verdacht auf eine solche Störung der Lipid Rafts bei CLN7-Mangel wurde auch durch die durchflusszytometrische Messung freien Cholesterins in CLN7-Knockout-HEK293T-Zellen erhärtet: Hier zeigte sich in der Tendenz ein im Vergleich zum Wildytp geringerer Cholesteringehalt. Dieses Ergebnis war jedoch nicht signifikant. Ursächlich dafür könnten die geringe Stichprobengröße sowie die methodischen Herausforderungen in der Arbeit mit dem Farbstoff Filipin III sein. In einer weiteren Versuchsreihe sollte mittels RNA-Interferenz eine CLN7-defiziente THP-1-Zelllinie generiert werden, da es Hinweise darauf gibt, dass CLN7 in immunologische Prozesse eingebunden ist. Es konnte ein 1.200-facher Gen-Knockdown erreicht werden, jedoch kam es dabei zu signifikanten Off-Target-Effekten. Die geplante CLN7-Transfektion zur Erschaffung CLN7-überexprimierender THP-1-Zellen scheiterte an der hohen Transfektionsresistenz monozytärer Vorläuferzellen und der aus ihnen differenzierten Makrophagen.
Trotz der aufgetretenen Herausforderungen liefern die Ergebnisse wertvolle Ansatzpunkte, die in zukünftigen Forschungsarbeiten mit verbesserten oder alternativen Methoden weiterverfolgt und vertieft werden können, um ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen der CLN7-Erkrankung zu erlangen.

The CLN7 protein and the gene of the same name are of scientific interest due to their role in the neurodegenerative CLN7 disease. This lysosomal storage disease, for which there is no curative treatment, leads to progressive neurodegeneration and death in childhood or adolescence. Most research aims to understand the largely unknown function of the protein and associated pathophysiological mechanisms. This dissertation investigated the role of CLN7 in immunological processes with a particular focus on cholesterol metabolism and SARS-CoV-2 and its receptor ACE2.
Since the viral load of HEK293T cells infected with SARS-CoV-2 is related to CLN7 expression, the ACE2 receptors on the cell surface were quantified by flow cytometry. This revealed a reduction in ACE2 expression of approximately 40% in CLN7-deficient HEK293T cells. This could explain the lower viral load and be due to impaired lipid raft function. The suspicion of such a disruption of lipid rafts in CLN7 deficiency was also confirmed by flow cytometric measurement of free cholesterol in CLN7 knockout HEK293T cells: There was a tendency towards lower cholesterol levels compared to the wild type. However, this result was not significant. This could be due to the small sample size and the methodological challenges involved in working with the dye Filipin III. In a further series of experiments, RNA interference was used to generate a CLN7-deficient THP-1 cell line, as there are indications that CLN7 is involved in immunological processes. A 1,200-fold gene knockdown was achieved, but this resulted in significant off-target effects. The planned CLN7 transfection to create CLN7-overexpressing THP-1 cells failed due to the high transfection resistance of monocyte precursor cells and the macrophages differentiated from them.
Despite the challenges encountered, the results provide valuable starting points that can be pursued and explored in future research using improved or alternative methods to gain a better understanding of the underlying mechanisms of CLN7 disease.