Epigenetische und transkriptionelle Alterationen im Pankreaskarzinom - Einfluss auf molekulare Subtypen, Chemotherapie-Resistenz sowie Metastasierungspotenzial

• Antragsteller: Dr. Andreas Carl-Stephan Leonhardt
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423165260

Trotz verbesserter Chemotherapie und Chirurgie ist die Prognose des duktalen Adenokarzinoms des Pankreas (PDAC) weiterhin ausgesprochen schlecht. Anhand von Transkriptomdaten konnten zwei Subtypen charakterisiert werden: der basale Typ, welcher sich durch eine schlechte Prognose und eine hohe Resistenz gegenüber Chemotherapeutika auszeichnet, sowie der klassische Subtyp, welcher Chemotherapie sensitiv ist und damit einhergehend eine bessere Prognose aufweist. Basierend auf vorläufigen Ergebnissen soll die Hypothese überprüft werden, ob epigenetische und transkriptionelle Alterationen eine signifikante Rolle bei der Differenzierung zum basalen oder zum klassischen Subtyp spielen und ob diese moduliert werden können. Das Ziel dieses Projektes ist die Identifikation und pharmakologische Modulation dieser Alterationen um einen Wechsel des basalen zum klassischen Subtyp zu induzieren. Die Hypothese wird wie folgt bearbeitet: 1.) Durchführung eines CRISPR/Cas9 Screens in Pankreaskarzinom-Organoiden (PDO) des basalen Typs zur Identifizierung von Kandidatengenen. GATA6-Expression ist als robuster Surrogatmarker des klassischen Subtyps beschrieben. Einer GFP-Kassette wird nach dem GATA6 Startkodon in den basalen PDOs eingefügt. Nach Transduktion von etablierten gRNAs gegen epigenetische und transkriptionelle Gene kann eine mögliche Änderung des Subtyps durch eine verstärktes Fluoreszenzsignal nachgewiesen werden. Dies ermöglicht den Rückschluss auf potenzielle Kandidatengene 2.) Die Kandidatengene und assoziierte Änderungen im Epigenom und Transkritpom werden mittels Chromatin-Immunopräzipitation und Sequenzierung (ChIP-Seq) sowie RNA-Seq untersucht. 3.) Identifizierte Kandidatengene sowie assoziierte Alterationen werden auf potenzielle pharmakologische Modulation getestet. Die abschließende Validierung erfolgt mittels orthotoper Transplantation von PDOs in etablierten Mausmodellen und anschließender in vivo Medikamentenapplikation. Im Mausmodell kann der Einfluss auf Tumorsubtyp, Tumorgröße sowie Metastasierungspotenzial direkt untersucht werden. 4.) Die Stabilität der Subtypen im Rahmen der Tumorevolution wird in humanen Proben von Primärtumor und syn- bzw. metachronen Metastasen analysiert. Die Charakterisierung erfolgt anhand beschriebener Transkriptom-Signaturen. Anschließend werden die in den Vorarbeiten identifizierten eigenetischen und transkriptionellen Alterationen in diesen Proben untersucht. Durch ein besseres Verständnis von epigenetischen und transkriptionellen Alterationen und deren Bedeutung für molekularen Subtypen, Chemotherapie-Sensitivität und Metastasierungspotenzial will dieses Projekt die Entwicklung verbesserter therapeutischer Möglichkeiten für PDAC unterstützen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Markus W. Büchler; Professor Dr. Rienk Offringa; Professor Dr. Oliver Strobel; Professor David A. Tuveson, Ph.D., bis 11/2019; Professor Richard White, Ph.D., seit 11/2019