Innovative zielgerichtete Therapie für Ewing Sarkome
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Projektes war, schonendere und gleichzeitig effektivere Therapiestrategien für EwS zu entwickeln. Um potentiell neue therapeutische Angriffspunkte zu identifizieren, setzten die Bewilligungsempfänger mithilfe der omics-Datensätze mehrere Filterungsprozesse ein, die zur Identifikation von zwei prominenten Kandidaten - RRM2 und TTK - führte, welche in EwS stark, aber im Normalgewebe nur niedrig exprimiert sind, deren transkriptionelle Überexpression mit schlechtem Patientenüberleben assoziiert ist und deren Funktion medikamentös gehemmt werden kann. Zunächst konnte mit funktionellen in vitro und in vivo Analysen aufgezeigt werden, dass knockdown von RRM2 oder TTK mithilfe von RNA-Interferenz in multiplen EwS-Zellen die Zellproliferation stark hemmt. Im Falle von RRM2 geht dies mit vermehrten DNA-Schäden und folgender Apoptose einher, während TTK-knockdown eher die Mitoserate reduziert. Diese Antitumor-Effekte konnten auch durch die pharmakologische Inhibition mit Triapine gegen RRM2 sowie CFI-402257 gegen TTK am EwS-Xenograftmodell bestätigt werden. Ferner konnte aufgezeigt werden, dass Triapine bei den chemoresistenten EwS-Zellen immer noch wirksam ist. Auch CFI-402257 zeigte Antitumoreffekte bei zumindest einer chemoresistenten EwS-Zellen. Diese Beobachtung verstärkte das Potential der pharmakologischen Inhibition von RRM2 und TTK zum klinischen Einsatz. Die Bewilligungsempfänger setzten dann die integrative Transkriptomanalyse auf knockdown und pharmakologische Inhibition von RRM2 ein, um weitere hemmbare Angriffspunkte zu identifizieren. So ergaben sich potentielle Angriffspunkte - nämlich die Zellzyklus-Checkpoint-Proteine CHEK1 und WEE1. Die Medikamentenkombination von Triapine und entweder CHEK1-Inhibitor oder WEE1-Inhibitor zeigte tatsächlich starke Synergieeffekte in multiplen EwS-Zellen. Das Potential von RRM2 als Biomarker konnte mit einer mRNA-Kohorte und einer davon unabhängigen TMA-Kohorte validiert werden. In beiden Kohorten war die hohe RRM2-Expression mit schlechtem Patientenüberleben, Metastasierung zum Diagnosezeitpunkt und einer erhöhten Rezidivrate assoziiert, was darauf hinwies, dass eine hohe RRM2-Expression mit einem aggressiven Phänotyp verbunden ist. Die Eignung von TTK als Biomarker wird derzeit analog zu RRM2 in TMAs validiert. Gemeinsam lieferten die Bewilligungsempfänger durch funktionelle in vitro und in vivo Analysen sowie die Integration von omics-Datensatzanalysen solide Evidenz im Hinblick auf das translationale Potential, dass 1) RRM2 und TTK therapeutische Zielmoleküle für EwS darstellen, 2) die pharmakologische Inhibition von RRM2 oder TTK die sekundäre Chemoresistenz überwinden kann, 3) die Kombination von Triapine mit CHEK1- oder WEE1-Inhibitor starke Synergieeffekte erzielen kann, 4) RRM2 potentiell als neuer Biomarker fungieren kann. Vor allem dem Potential der Medikamentenkombination gehen die Bewilligungsempfänger weiterhin nach, um schließlich den translationalen Aspekt des Projektes verwirklichen zu können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cooperation of cancer drivers with regulatory germline variants shapes clinical outcomes. Nat Commun. 2019 Sep 11;10(1):4128
Musa J, Cidre-Aranaz F, Aynaud MM, Orth MF, Knott MML, Mirabeau O, Mazor G, Varon M, Hölting TLB, Grossetête S, Gartlgruber M, Surdez D, Gerke JS, Ohmura S, Marchetto A, Dallmayer M, Baldauf MC, Stein S, Sannino G, Li J, Romero-Pérez L, Westermann F, Hartmann W, Dirksen U, Gymrek M, Anderson ND, Shlien A, Rotblat B, Kirchner T, Delattre O, Grünewald TGP
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High Specificity of BCL11B and GLG1 for EWSR1-FLI1 and EWSR1-ERG Positive Ewing Sarcoma. Cancers (Basel). 2020 Mar 10;12(3):644
Orth MF, Hölting TLB, Dallmayer M, Wehweck FS, Paul T, Musa J, Baldauf MC, Surdez D, Delattre O, Knott MML, Romero-Pérez L, Kasan M, Cidre-Aranaz F, Gerke JS, Ohmura S, Li J, Marchetto A, Henssen AG, Özen Ö, Sugita S, Hasegawa T, Kanaseki T, Bertram S, Dirksen U, Hartmann W, Kirchner T, Grünewald TGP
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Integrative clinical transcriptome analysis reveals TMPRSS2-ERG dependency of prognostic biomarkers in prostate adenocarcinoma. Int J Cancer. 2020 Apr 1;146(7):2036-2046
Gerke JS, Orth MF, Tolkach Y, Romero-Pérez L, Wehweck FS, Stein S, Musa J, Knott MML, Hölting TLB, Li J, Sannino G, Marchetto A, Ohmura S, Cidre-Aranaz F, Müller-Nurasyid M, Strauch K, Stief C, Kristiansen G, Kirchner T, Buchner A, Grünewald TGP
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Oncogenic hijacking of a developmental transcription factor evokes vulnerability toward oxidative stress in Ewing sarcoma. Nat Commun. 2020 May 23;11(1):2423
Marchetto A, Ohmura S, Orth MF, Knott MML, Colombo MV, Arrigoni C, Bardinet V, Saucier D, Wehweck FS, Li J, Stein S, Gerke JS, Baldauf MC, Musa J, Dallmayer M, Romero- Pérez L, Hölting TLB, Amatruda JF, Cossarizza A, Henssen AG, Kirchner T, Moretti M, Cidre-Aranaz F, Sannino G, Grünewald TG
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Systems biology analysis identifies TCF7L1 as a key regulator of metastasis in Ewing sarcoma
Cidre-Aranaz F, Li J, Hölting TLB, Orth MF, Imle R, Kutschmann K, Ammirati G, Ceranski K, Carreño-Gonzalez MJ, Kasan M, Marchetto A, Funk AM, Bestvater F, Bersini S, Arrigoni C, Moretti M, Romero-Pérez L, Banito A, Ohmura S, Musa J, Kirchner T, Knott MML, Grünewald TGP
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Translational evidence for RRM2 as a prognostic biomarker and therapeutic target in Ewing sarcoma
Ohmura S, Marchetto A, Orth MF, Li J, Jabar S, Ranft A, Vinca E, Ceranski K, Carreño- Gonzalez MJ, Romero-Pérez L et al.
