Aufklärung der molekularen Pathogenese von Nebennierenrindentumoren durch funktionelle Genomik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem von 2018 bis 2021 laufenden Projekt haben wir uns intensiv und erfolgreich mit der Entwicklung der normalen Nebenniere und der Tumorigenese von Nebennierentumoren beschäftigt. Im ersten Teil des Projekts haben wir mittels Gesamttumor-RNA-Sequenzierung und Gesamt- Exomsequenzierung die Beziehung zwischen Transkriptomprofil und genetischem Hintergrund in einer großen Serie von Nebennierenrindentumoren mit unterschiedlichen endokrinen Aktivitäten untersucht. Die Transkriptomanalyse identifizierte 2 Hauptcluster: Cluster 1 bestand hauptsächlich aus Adenomen mit leichter autonomer Cortisolsekretion und endokrin-inaktiven Adenomen, die CTNNB1-Mutationen oder keine bekannte Treibermutationen aufwiesen. Cluster 2 umfasste primär Cortisol-produzierenden Adenomen mit manifestem Cushing Syndrom mit oder ohne identifizierter Treibermutation. Darüber hinaus wurden neue Genfusionen erstmals beschrieben. Diese Ergebnisse legen nahe, dass auch bei den Adenomen ohne Treibermutation die Veränderungen wahrscheinlich entweder im cAMP/PKA- oder im Wnt/beta-Catenin-Signalwegen liegen. Im zweiten Teil des Projekts führten wir weltweit zum ersten Mal genomische Einzelzellanalyse von erwachsenen menschlichen normalen Nebennieren und Nebennierenrindentumoren durch. Wir kombinierten hierbei Einzelkern-RNA-Sequenzierung, räumliche Transkriptom- Analysen und Immunhistochemie, um die Plastizität und Tumorentstehung der Nebenniere zu rekonstruieren. Mit diesem Ansatz konnten wir innerhalb der normalen Nebenniere 11 separate Zellpopulationen erkennen, die nicht nur die drei Nebennierenrindenzonen und das Nebennierenmark repräsentierten, sondern auch u.a. myeloische und lymphoiden Zellen. Besonders relevant ist die Identifikation von zwei neuen Populationen potenzieller Vorläuferzellen in der Nebenniere: Nebennierenrinden-Vorläuferzellen (NR2F2+-ID1+), die sich innerhalb und unterhalb der Kapsel befinden, und medulläre Vorläuferzellen (SYT1+- CHGA-), die sich in Inseln in der subkapsulären Region befinden. Unter Verwendung einer auf die räumliche Transkriptomik angewendeten Pseudozeitanalyse lieferten wir Beweise für die zentripetale Natur der Nebennierenrindenzellentwicklung und für die wesentliche Rolle, die der Wnt/β-Catenin-Weg bei der Nebennierenrinden-Selbsterneuerung spielt. Dann verglichen wir Transkriptionsprofile von Zellen normaler Nebennieren und Adenomen (n=12). Hier konnten wir eine hohe Heterogenität mit sechs Adenom-spezifischen Zellclustern aufzeigen. Diese 6 Cluster sind wiederum relativ spezifisch für Zellen von Adenomen mit bestimmten typischen Mutationen (z.B. Adenom-Cluster 1 bestand hauptsächlich aus CTNNB1-mutierten Proben, während Adenom-Cluster 3 bei Cushing-Adenomen mit PRKACA/GNAS-Mutation überrepräsentiert war). Interessanterweise zeigte die Cluster 1-3 eine hohe Anreicherung von Elementen, die mit dem Spleißosom assoziiert sind, während im Cluster 4 durch eine hohe Expression der Proto-Onkogens MYBL2 und CGGBP1, die den Zellzyklus regulieren, charakterisiert waren. Insgesamt geben unsere Ergebnisse damit bisher unbekannte Einblicke in komplexe Mechanismen der normalen adrenalen Plastizität und molekularer Prozesse, die der adrenokortikalen Tumorentstehung und der autonomen Cortisolsekretion zugrunde liegen. In Zukunft ist eine tiefergehende Charakterisierung von Entwicklungsprozessen der zwei neu identifizierten Vorläuferzelltypen (SYT1+-CHGA-- und NR2F2+-ID1+-Zellen) in NAGs wichtig. Insgesamt konnten in der gesamten Förderzeit bisher bereits 10 Originalarbeiten publiziert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Effects of Germline CYP2W1*6 and CYP2B6*6 Single Nucleotide Polymorphisms on Mitotane Treatment in Adrenocortical Carcinoma: A Multicenter ENSAT Study. Cancers, 12(2), 359.
Altieri, Barbara; Sbiera, Silviu; Herterich, Sabine; De Francia, Silvia; Della, Casa Silvia; Calabrese, Anna; Pontecorvi, Alfredo; Quinkler, Marcus; Kienitz, Tina; Mannelli, Massimo; Canu, Letizia; Angelousi, Anna; Chortis, Vasileios; Kroiss, Matthias; Terzolo, Massimo; Fassnacht, Martin & Ronchi, Cristina L.
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Expression of SOAT1 in Adrenocortical Carcinoma and Response to Mitotane Monotherapy: An ENSAT Multicenter Study. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 105(8), 2642-2653.
Weigand, Isabel; Altieri, Barbara; Lacombe, Amanda M. F.; Basile, Vittoria; Kircher, Stefan; Landwehr, Laura-Sophie; Schreiner, Jochen; Zerbini, Maria C. N.; Ronchi, Cristina L.; Megerle, Felix; Berruti, Alfredo; Canu, Letizia; Volante, Marco; Paiva, Isabel; Della, Casa Silvia; Sbiera, Silviu; Fassnacht, Martin; Fragoso, Maria Candida B. V.; Terzolo, Massimo & Kroiss, Matthias
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Next-generation therapies for adrenocortical carcinoma. Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism, 34(3), 101434.
Altieri, Barbara; Ronchi, Cristina L.; Kroiss, Matthias & Fassnacht, Martin
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RNA Sequencing and Somatic Mutation Status of Adrenocortical Tumors: Novel Pathogenetic Insights. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 105(12), e4459-e4473.
Di Dalmazi, Guido; Altieri, Barbara; Scholz, Claus; Sbiera, Silviu; Luconi, Michaela; Waldman, Jens; Kastelan, Darko; Ceccato, Filippo; Chiodini, Iacopo; Arnaldi, Giorgio; Riester, Anna; Osswald, Andrea; Beuschlein, Felix; Sauer, Sascha; Fassnacht, Martin; Appenzeller, Silke & Ronchi, Cristina L.
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Targeted Gene Expression Profile Reveals CDK4 as Therapeutic Target for Selected Patients With Adrenocortical Carcinoma. Frontiers in Endocrinology, 11.
Liang, Raimunde; Weigand, Isabel; Lippert, Juliane; Kircher, Stefan; Altieri, Barbara; Steinhauer, Sonja; Hantel, Constanze; Rost, Simone; Rosenwald, Andreas; Kroiss, Matthias; Fassnacht, Martin; Sbiera, Silviu & Ronchi, Cristina L.
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Identifying New Potential Biomarkers in Adrenocortical Tumors Based on mRNA Expression Data Using Machine Learning. Cancers, 13(18), 4671.
Marquardt, André; Landwehr, Laura-Sophie; Ronchi, Cristina L.; di Dalmazi, Guido; Riester, Anna; Kollmannsberger, Philip; Altieri, Barbara; Fassnacht, Martin & Sbiera, Silviu
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PKA Cα subunit mutation triggers caspase-dependent RIIβ subunit degradation via Ser 114 phosphorylation. Science Advances, 7(8).
Weigand, Isabel; Ronchi, Cristina L.; Vanselow, Jens T.; Bathon, Kerstin; Lenz, Kerstin; Herterich, Sabine; Schlosser, Andreas; Kroiss, Matthias; Fassnacht, Martin; Calebiro, Davide & Sbiera, Silviu
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The role of molecular profiling in adrenocortical carcinoma. Clinical Endocrinology, 97(4), 460-472.
Lippert, Juliane; Fassnacht, Martin & Ronchi, Cristina L.
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Prognostic Role of Targeted Methylation Analysis in Paraffin-embedded Samples of Adrenocortical Carcinoma. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 107(10), 2892-2899.
Lippert, Juliane; Altieri, Barbara; Morrison, Breanna; Steinhauer, Sonja; Smith, Gabrielle; Lorey, Antonia; Urlaub, Hanna; Kircher, Stefan; Sitch, Alice; Fassnacht, Martin & Ronchi, Cristina L.
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S-GRAS score for prognostic classification of adrenocortical carcinoma: an international, multicenter ENSAT study. European Journal of Endocrinology, 186(1), 25-36.
Elhassan, Y. S.; Altieri, B.; Berhane, S.; Cosentini, D.; Calabrese, A.; Haissaguerre, M.; Kastelan, D.; Fragoso, M. C. B. V.; Bertherat, J.; Al Ghuzlan, A.; Haak, H.; Boudina, M.; Canu, L.; Loli, P.; Sherlock, M.; Kimpel, O.; Laganà, M.; Sitch, A. J.; Kroiss, M. ... & Ronchi, C. L.
