Epigenetische Kontrolle leukämogener Genexpression durch Menin und MLL1-Komplexpartner-Proteine.

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Kühn
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 385973529

Ende 2016 konnten wir in einer ersten Arbeit zeigen, dass die Interaktion zwischen der Histon Methyltransferase (HMT) MLL1 und dem Adaptor-Protein Menin (MEN1) eine Abhängigkeit der NPM1 mutierten AML darstellt. Niedermolekulare Menin-MLL1 Inhibitoren, die ursprünglich gegen onkogene Fusionsproteine von MLL-rearrangierten (MLL-r) Leukämien entwickelt wurden, führten bei der NPM1mut AML zur dramatischen Herabregulierung leukämogener Genexpression. Neuere Menin-MLL1 Inhibitoren, die sehr gute pharmakodynamische und -kinetische Eigenschaften aufweisen, zeigten bereits gute Wirksamkeit als Monosubstanz in einer frühen klinischen Studie bei Patienten mit rezidivierter und refraktärer AML. Im Rahmen der Arbeiten der ersten Förderperiode des Emmy Noether-Programms konnten wir zudem nachweisen, dass eine Behandlung mit Menin-MLL1 Inhibitoren auch zur transkriptionellen Herabregulierung von mutiertem FLT3 bei NPM1mut und MLL-r Leukämien führt, wahrscheinlich indirekt über den MEIS1 Transkriptionsfaktor. Eine kombinierte medikamentöse Inhibition von Menin-MLL1 und mutiertem FLT3 zeigte zudem stark synergistische antileukämische Effekte bei diesen Leukämien. Diese Erkenntnisse sind von klinischer Bedeutung, da aktivierende FLT3-Mutationen zu den häufigsten Treibermutationen der AML zählen und die Medikamenten-Kombination bereits für die klinische Testung verfügbar ist. Weitere Experimente zielten auf die Klärung der zentralen Frage, wie der Menin-MLL1 Komplex Chromatin modifiziert, um leukämogene Gen-Expression zu kontrollieren. Um zu verstehen, welche Proteindomänen des Menin-MLL1 Komplexes für die Regulation leukämogener Transkriptionsprogramme benötigt werden, entwickelten wir einen hochauflösenden CRISPR/Cas9 Domänen Screen von MEN1 und MLL1 in NPM1mut AML Zellen. Hier zeigten sich Abhängigkeiten für Sequenzen, die für Protein-Bindungsdomänen kodieren. Direkte genetische Deletion der so identifizierten Bindungspartner in NPM1mut AML Zellen zeigte eine dramatische Abhängigkeit von 3 Menin-MLL1 Bindungspartnern. 2 von diesen waren Histon-Modifikatoren, einer entsprach der H4K16 Acetyltransferase MOF, die an vielen Chromatin-Loci mit MLL1 co-lokalisiert. Arbeiten der 2. und (erweiterten) 3. Förderperiode zielen auf die Charakterisierung dieser 3 Menin-MLL1-Bindungspartner-Proteine in NPM1mut AML Modellen ab. Im Einzelnen sollen folgende Ziele verfolgt werden: (1) Definition von Chromatin Bindungs-Loci und transkriptionellen Zielgenen der 3 Kandidaten-Proteine. (2) Funktionelle Analysen nach genetischer Inaktivierung und pharmakologischer Inhibition in vitro und in vivo. (3) Funktionelle Charakterisierung in einem neu entwickelten NPM1mut AML-Modell mit nicht-genetischer Menin-MLL1-Resistenz. Erkenntnisse aus diesem Projekt sind für das Verständnis der klinischen Wirksamkeit von Menin-MLL1 Inhibitoren relevant und könnten zur Definition weiterer Zielstrukturen für eine epigenetisch zielgerichtete Therapie der AML beitragen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen