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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-787108
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.78710
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 26 Februar 2026 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Berhard Weber |
| Tag der Prüfung: | 18 Februar 2026 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Humangenetik |
| Stichwörter / Keywords: | Bestrophin-1, BEST1, Knockout, hiPSC, RPE, Curcumin, Curcumin Light, lysosomaler pH, POS, Rhodopsin, Autofluoreszenz, M. Best, ARB, Bestrophinopathien |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 78710 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Das Bestrophin-1 (BEST1) Protein wird vom BEST1 Gen kodiert und ist ein integrales Membranprotein, welches beim Menschen vorwiegend in der basolateralen Plasmamembran des retinalen Pigmentepithels (RPE) zu finden ist. Es wird als Kalzium-regulierter Chlorid-Kanal beschrieben, der aus fünf identischen BEST1-Untereinheiten zusammengesetzt ist. Neben Chlorid transportiert dieser Kanal weitere ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Das Bestrophin-1 (BEST1) Protein wird vom BEST1 Gen kodiert und ist ein integrales Membranprotein, welches beim Menschen vorwiegend in der basolateralen Plasmamembran des retinalen Pigmentepithels (RPE) zu finden ist. Es wird als Kalzium-regulierter Chlorid-Kanal beschrieben, der aus fünf identischen BEST1-Untereinheiten zusammengesetzt ist. Neben Chlorid transportiert dieser Kanal weitere monovalente Ionen und spielt vermutlich eine Rolle im volumenregulierten Anionen-Strom. Mutationen im BEST1 Gen können zu unterschiedlichen Phänotypen von Netzhaut-Erkrankungen führen, welche als Bestrophinopathien bezeichnet werden. Dazu zählen der Morbus Best (M. Best), die autosomal dominante Vitreoretinochoroidopathie (ADVIRC) sowie die autosomal rezessive Bestrophinopathie (ARB). Ebenfalls mit Mutationen im BEST1 Gen in Verbindung gebracht wurden das autosomal dominante Mikrokornea- Zapfen-Stäbchen-Dystrophie- Katarakt- posteriores Staphylom-Syndrom (MRCS-Syndrom) sowie die autosomal dominante Retinitis Pigmentosa (RP). Klinisch präsentieren sich die Bestrophinopathien durch progressiven zentralen Visusverlust, einen reduzierten light peak im Elektrookulogramm sowie die zunehmende Akkumulation von Lipofuszin, welche in der Fundoskopie zu erkennen ist. Eine zugelassene Therapie gibt es bis heute nicht.
Ziel dieser Arbeit war es, mithilfe eines BEST1-Knockouts (BEST1-KO) in differenzierten RPE-Zellen aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC) einen Beitrag zur Grundlagenforschung zu leisten sowie die potentielle therapeutische Wirksamkeit von Curcumin (CC) und Curcumin Light (CCL) bei den Bestrophinopathien zu untersuchen. Zusätzlich wurden hiPSC-RPE Zelllinien mit einem Knockout des leucine-rich repeat-containing protein 8A (LRRC8A-KO) in die Untersuchung einbezogen, um beobachtete Effekte spezifisch dem Verlust von BEST1 oder generellen Volumenregulationsmechanismen zuordnen zu können.
Bei der Analyse der Autofluoreszenz sowie der Akkumulation von Photorezeptor-Außensegmenten (POS) nach vier- bis achtwöchiger Zugabe von POS konnte kein klarer Trend nach Zelllinie, Dauer oder Konzentration der POS-Zugabe gezeigt werden. Eine eindeutige Aussage war aufgrund komplexer Analysebedingungen nicht zu treffen. Im selben Versuchsansatz wurden mittels qRT-PCR Marker für Drusenbildung, Seneszenz und Stress in den behandelten hiPSC-RPE Zellen untersucht. Auch hierbei konnte kein klarer Trend gezeigt werden. In einem weiteren Experiment wurden Kontroll-, BEST1-KO und LRRC8A-KO hiPSC-RPE Zelllinien über 7 und 24 h mit POS inkubiert und der Rhodopsin-Abbau analysiert. Hierbei konnte die in M. Best hiPSC-RPE beschriebene Einschränkung beim Rhodopsin-Abbau im BEST1-KO nicht bestätigt werden. Auch bei Vorliegen eines LRRC8A-KO wurde kein eindeutiger Effekt deutlich.
Darüber hinaus wurde in Kontroll-, BEST1-KO, LRRC8A-KO, M. Best und ARB hiPSC-RPE Zellreihen der lysosomale pH (pHLys) nach zweiwöchiger POS-Zugabe analysiert. Die in der Literatur beschriebene verminderte lysosomale Azidifizierung in M. Best hiPSC-RPE Zellen nach POS-Zugabe konnte nicht reproduziert werden. In keiner der verwendeten Zellreihen konnte eine Erniedrigung des pHLys nach POS-Zugabe beobachtet werden. Sowohl unter Basalbedingungen als auch mit POS-Zugabe zeigten die M. Best und ARB Zelllinien zudem tendenziell eher niedrigere pHLys-Werte als die Kontrollzellen. Im Gegensatz dazu zeigten die BEST1-KO und LRRC8A-KO Zellen keine signifikanten Unterschiede zur Kontrolle. Die Zellreihen der einzelnen Subgruppen unterschieden sich zum Teil signifikant voneinander, was eine eindeutige Interpretation erschwerte.
Für CC wird neben antioxidativen, antikanzerogenen, antiinflammatorischen sowie neuroprotektiven Eigenschaften auch eine potentielle Rolle in der Behandlung von retinalen Erkrankungen untersucht. In dieser Arbeit wurde zusätzlich CCL verwendet, ein Wirkstoff der bei unverändertem Wirkmechanismus eine erhöhte Stabilität aufweist. In einer M. Best und einer ARB Zelllinie zeigte sich eine höhere BEST1 mRNA-Expression nach der Behandlung mit CCL, jedoch ohne statistische Signifikanz und ohne nachweisbaren Effekt auf Proteinebene. Die jeweils zweite M. Best und ARB Zelllinie zeigte keinerlei Reaktion auf die CCL-Zugabe. Eine mögliche Wirksamkeit von CCL scheint daher nur bei bestimmten Mutationen vorzuliegen, insgesamt bleibt der therapeutische Nutzen von CCL in der Behandlung von Bestrophinopathien daher fraglich.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The bestrophin-1 (BEST1) protein is encoded by the BEST1 gene and is an integral membrane protein found primarily in the basolateral plasma membrane of the retinal pigment epithelium (RPE) in humans. It is described as a calcium-regulated chloride channel composed of five identical BEST1 subunits. In addition to chloride, this channel transports other monovalent ions and is thought to play a role ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The bestrophin-1 (BEST1) protein is encoded by the BEST1 gene and is an integral membrane protein found primarily in the basolateral plasma membrane of the retinal pigment epithelium (RPE) in humans. It is described as a calcium-regulated chloride channel composed of five identical BEST1 subunits. In addition to chloride, this channel transports other monovalent ions and is thought to play a role in volume-regulated anion current. Mutations in the BEST1 gene can lead to different phenotypes of retinal diseases, which are referred to as bestrophinopathies. These include Best disease (BD), autosomal dominant vitreoretinochoroidopathy (ADVIRC), and autosomal recessive bestrophinopathy (ARB). Mutations in the BEST1 gene have also been associated with autosomal dominant microcornea-cone-rod dystrophy-cataract-posterior staphyloma syndrome (MRCS syndrome) and autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP). Clinically, bestrophinopathies present with progressive central visual acuity loss, a reduced light peak in the electrooculogram, and increasing lipofuscin accumulation, which can be detected in fundoscopy. There is currently no approved treatment.
The aim of this study was to contribute to basic research using a BEST1 knockout (BEST1-KO) in differentiated RPE cells from human induced pluripotent stem cells (hiPSC) and to investigate the potential therapeutic efficacy of curcumin (CC) and curcumin light (CCL) in bestrophinopathies. In addition, hiPSC-RPE cell lines with a knockout of leucine-rich repeat-containing protein 8A (LRRC8A-KO) were included in the study in order to be able to specifically attribute observed effects to the loss of BEST1 or general volume regulation mechanisms.
Analysis of autofluorescence and the accumulation of photoreceptor outer segments (POS) after four to eight weeks of POS addition did not reveal any clear trend based on cell line, duration, or concentration of POS addition. Due to complex analysis conditions, it was not possible to draw a clear conclusion. In the same experimental approach, markers for drusen formation, senescence, and oxidative stress were examined in the treated hiPSC-RPE cells using qRT-PCR. Again, no clear trend could be demonstrated. In a further experiment, control, BEST1-KO, and LRRC8A-KO hiPSC-RPE cell lines were incubated with POS for 7 and 24 hours and rhodopsin degradation was analyzed. The limitation in rhodopsin degradation described in M. Best hiPSC-RPE could not be confirmed in BEST1-KO. The presence of the LRRC8A-KO also showed no clear effect.
In addition, lysosomal pH (pHLys) was analyzed in control, BEST1-KO, LRRC8A-KO, BD, and ARB hiPSC-RPE cell lines after two weeks of POS addition. The reduced lysosomal acidification in BD hiPSC-RPE cells after POS addition described in the literature could not be reproduced. No reduction in pHLys was observed in any of the cell lines used after POS addition. Both under basal conditions and with POS addition, the BD and ARB cell lines also tended to show lower pHLys values than the control cells. In contrast, the BEST1-KO and LRRC8A-KO cells showed no significant differences from the control. The cell lines of the individual subgroups differed significantly from each other in some cases, which made a clear interpretation difficult.
CC has demonstrated antioxidant, anticarcinogenic, anti-inflammatory, and neuroprotective properties therefore its potential role in the treatment of retinal diseases is being investigated. In this study, CCL was used, an active ingredient that exhibits increased stability without altering its mechanism of action. In BD and one ARB cell line, higher BEST1 mRNA expression was observed after treatment with CCL, but without statistical significance and without a detectable effect at the protein level. The second BD and ARB cell lines showed no response to the addition of CCL. The potential efficacy of CCL therefore appears to be limited to certain mutations, and the overall therapeutic benefit of CCL in the treatment of bestrophinopathies remains questionable.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Feb 2026 08:37
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