Charakterisierung funktioneller Unterschiede in einem HoxA9/Meis1 abhängigen akuten myeloischen Leukämie-Modell durch Fluoreszenz-basiertes Barcoding

• Antragsteller: Dr. Tobias Maetzig
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 328854319

Die akute myeloische Leukämie ist eine zumeist tödlich verlaufende Blutkrankheit. Dies liegt an der ineffizienten Bekämpfung der leukämischen Stammzellen (LSC) durch Standardtherapien. Für die bessere Erforschung der Krankheit bieten sich Mausmodelle an, die auf der Transplantation von HoxA9 und Meis1 (H9M) überexprimierenden Knochenmarkszellen beruhen. In diesem Modell setzt sich der LSC Pool aus mindestens drei unterschiedliche Phänotypen mit unterschiedlicher Arzneimittelsensitivität zusammen. Laut Literatur führt die klonale Transplantation jedes einzelnen LSC Phänotypen zur Wiederherstellung des vollständigen phänotypischen Repertoires der primären Leukämie. Im Gegensatz dazu deuten unsere eigenen Experimente auf eine hierarchische Organisation des LSC Pools hin. Die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen, die das Schicksal der LSC bestimmen, sowie die Erforschung dieser Mechanismen in der gesunden Blutbildung, könnten somit zur Entwicklung neuer Therapien beitragen.Daher setzt sich der vorliegende Antrag folgende Ziele: 1. Die Charakterisierung der transkriptionellen Programme und Signalwege, die die phänotypische Identität und Plastizität der H9M LSC kontrollieren; 2. Die Identifizierung von Genen, die mit H9M kollaborieren, um den Charakter der Krankheit zu bestimmen und als prognostische Marker dienen könnten; und 3. Die funktionelle Untersuchung der in den Versuchsteilen 1 und 2 identifizierten Gene in der gesunden Blutbildung.Diese Studien werden auf einem neuartigen lentiviralen Markierungssystem beruhen, dass durch die kompetitive Transplantation von bis zu 12 fluoreszenzmarkierten H9M Populationen die Datenerhebung in einer reduzierten Anzahl an Tieren erlaubt. Basierend auf dieser Strategie wird zunächst ein tieferes Verständnis für die hierarchische Struktur des H9M LSC Pools erlangt werden. Im Folgenden werden dann durch vergleichenden molekularen Analysen und nachgeschalteten funktionelle Studien die Gene identifiziert werden, die den Phänotyp der LSC sowie ihre hierarchische Organisation kontrollieren. Ferner gehen wir davon aus, dass die Eigenschaften der LSC durch die Integration der lentiviralen Markierungsvektoren beeinflussen werden, sofern diese sekundären Mutationen mit H9M kollaborieren. Durch kompetitive Transplantationen werden entsprechende H9M Klone identifiziert werden, um sie einer Integrationsstellenanalyse zu unterziehen. Der prognostische Nutzen von experimentell bestätigten H9M Kollaborationspartnern wird dann durch Abgleich mit öffentlichen Patientendatenbanken (TCGA) evaluiert werden. Für eine umfassende Analyse wird abschließend der Einfluss ausgewählter Leukämie-assoziierter Gene aus unseren Studien auf die gesunde Blutbildung charakterisiert werden. Diese Arbeit wird daher die Identifizierung und Charakterisierung von Mechanismen ermöglichen, die die LSC Eigenschaften kontrollieren und die die Entwicklung von neuen Therapien begünstigen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen