Regulation der dormanten Zustands von Tumorzellen bei der Entstehung von Knochenmetastasen des humanen Prostatakarzinoms

• Antragsteller: Professor Tobias Lange, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401023770

Durch dieses Projekt soll unser Verständnis über die Regulation der metastatischen Kolonisation von Prostatakarzinom- (PCa-) Zellen im Knochen verbessert werden. Dies ist von großem klinischem Interesse, da diese Vorgänge späte metastatische Rezidive nach unterschiedlichen Phasen der minimalen Resterkrankung bedingen. Unsere Vorarbeiten, die vorrangig auf unseren neu etablierten Xenograft-Mausmodellen des spontan in den Knochen metastasierenden humanen PCa basieren, legen gemeinsam mit der Literatur nahe, dass das Auswachsen von Knochenmetastasen des PCa durch ein parakrines und/oder autokrines Zusammenspiel der löslichen Faktoren Sparc und Dkk-1 supprimiert werden könnte, vermutlich durch eine Förderung des EMT-Phänotypen der metastatischen Zellen (EMT=epithelial-mesenchymale Transition). Das erste Ziel des Vorhabens ist daher, zum ersten Mal direkte funktionale Evidenz bezüglich der Frage zu erzielen, ob die Kolonisation des Knochenmarks durch gentechnische Manipulation (z.B. induzierbaren knockdown) von Sparc und Dkk-1 in unseren spontan metastasierenden PCa Xenograftmodellen beeinflusst wird (WP1). Unsere Vorarbeiten zeigen, dass unsere Modelle den Prozess der EMT rekapitulieren, dass sie klinisch und funktionell valide sind und dass wir den Wechsel dormanter Zellen zu kolonisierenden Knochenmetastasen in vivo beobachten können. In WP2 werden wir untersuchen, ob Dkk-1 seinen regulatorischen Einfluss nicht nur autokrin auf die Tumorzellen, sondern auch parakrin über die Stromazellen des Knochens ausübt. Hierfür werden wir immundefiziente Mäuse mit mutierter Dkk-1-Bindungsstelle am Rezeptor Lrp5 oder mit knockout der Ko-Rezeptoren Krm1 und/oder Krm2 für unsere Zelllinien-basierten Xenograftexperimente verwenden. Zusätzlich werden wir auf diese Mäuse unser neu etabliertes, direkt aus frischem Patientenmaterial gewonnenes Xenograft- (PDX-) Modell "C5" transplantieren, welches spontan in den Knochen metastasiert und Sparc sowie Dkk1 exprimiert. WP1 und WP2 werden in enger Kooperation mit dem Institut für Osteologie und Biomechanik des UKE (Prof. Schinke) durchgeführt. WP1 und WP2 weisen möglicherweise nach, dass eine erhöhte Expression von Sparc und Dkk1 sowie Dkk1 Rezeptoraktivierung den Wechsel von 'dormancy' zu Kolonisation hemmt. Dies könnte die Grundlage für spätere Forschungen zu der Frage bilden, wie die Expression von Sparc und Dkk1 aufrechterhalten werden kann, um das Auswachsen dormanter Einzelzellen zu kolonisierenden Metastasen zu hemmen (mögliche 2. Förderperiode). Um aber auch neue Moleküle zu identifizieren, die das Auswachsen von Knochenmetastasen des PCa fördern, werden wir die von uns etablierte Methode der Biolumineszenz-geführten in situ-Laserablation von Xenografttumoren und korrespondierenden Knochenmetastasen mit anschließender Proteomanalyse auf unsere PCa-Modelle anwenden (WP4, Kooperation mit Prof. Schlüter, UKE). Die resultierenden Kandidaten könnten in einer 2. Förderperiode funktionell validiert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2084: µBONE: Kolonisierung und Interaktionen von Tumorzellen innerhalb des Knochenmilieus