Die Rolle von TCF7L2 während der kolorektalen Karzinogenese - Onkogen oder Tumorsuppressor?

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hecht
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315268620

Der Transkriptionsfaktor TCF7L2 (früher: TCF4) ist ein Interaktionspartner von beta-Catenin und nukleärer Effektor des Wnt/beta-Catenin Signalwegs. Das TCF7L2 Gen ist essentiell bei der Entwicklung und der adulten Gewebehomöostase des Darms. Überraschenderweise ist das TCF7L2 Gen in bis zu 30% der untersuchten humanen Darmtumore mutiert. Es zählt damit zu den am häufigsten veränderten Genen bei Darmkrebs. Dabei sind drei verschiedene Mutationsmuster erkennbar: selektive Inaktivierung bestimmter Spleißvarianten, Halbierung der TCF7L2 Expression durch Inaktivierung einer Genkopie, und biallelische Deletion des Gens. Alle drei Mutationsmuster führen zum teilweisen oder völligen Funktionsverlust, was im Widerspruch zur essentiellen Funktion des TCF7L2 Gens im Darmepithel und seiner Rolle bei der Aktivierung von Onkogenen steht. Ziel des Projekts ist es daher, die pro- und anti-tumorigenen Funktionen von TCF7L2 in der kolorektalen Karzinogenese aufzuklären. Konkret sollen drei Hypothesen überprüft werden, um das Auftreten von TCF7L2 Mutationen und ihre Tumorrelevanz zu erklären: 1. Mutationen, die die Expression von TCF7L2 und bestimmter Spleißvarianten reduzieren, könnten Tumorzellen einen Selektionsvorteil verschaffen, indem sie die mitogene Wirkung von Wnt/beta-Catenin Signalen belassen, aber deren differenzierungsfördernde Effekte eliminieren. 2. Die funktionelle Substitution von TCF7L2 durch andere TCF/LEF Familienmitglieder, die in kolorektalen Tumorzellen pathologisch hochreguliert sind, könnte eine teilweise oder vollständige Inaktivierung des TCF7L2 Gens erlauben. 3. Metastasierende Darmtumore könnten die Komplettdeletion des TCF7L2 Gens tolerieren, da sie durch Aktivierung des Hedgehog/GLI Signalwegs oder ASCL2 Überexpression unabhängig von beta-Catenin/TCF7L2-getriebener Transkription wurden. Um diese Hypothesen zu überprüfen, werden wir das CRISPR/Cas9 System zur Genomeditierung und genetisch veränderte Mäuse verwenden, um in kolorektalen Karzinomzellen und intestinalen Organoiden die TCF7L2 Mutationsmuster zu rekonstruieren, die in humanen Tumoren auftreten. Anhand dieser Modelle werden wir untersuchen, wie der TCF7L2 Genotyp Eigenschaften von Tumorzellen verändert, ob das TCF7L2 Gen in kolorektalen Tumorzellen essentiell ist, und ob die Hochregulierung von TCF/LEF Familienmitgliedern, ASCL2 oder der Hedgehog/GLI Aktivität den Verlust des TCF7L2 Gens kompensieren können. Ergänzend werden wir anhand frei verfügbarer Transkriptom- und Genomdatensätze die Beziehungen zwischen TCF7L2 Mutationen und der Expression von TCF/LEF Familienmitgliedern, ASCL2 und Indikatorgenen für Hedgehog/GLI Aktivität, oder bislang unbekannten Charakteristika bioinformatisch analysieren. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden neue Erkenntnisse zur Biologie des TCF7L2 Gens und der Molekularpathologie von Darmkrebs liefern, und damit die notwendige Grundlage für eine rationale Evaluierung des beta-Catenin::TCF7L2 Komplexes als mögliches Therapieziel schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen