Die Rolle von KAT1 und KAT2B in der Melanom-Resistenzentwicklung gegenüber MAPK-Inhibitoren

• Antragstellerin: Dr. Sina Jostes
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429315233

Mit stark zunehmender Inzidenz bleibt das kutane Melanom eine der am schwierigsten therapierbaren Erkrankungen für Onkologen. Bei etwa der Hälfte aller Melanom Patienten ist eine Mutation im BRAF Oncogen (BRAFV600E/K) nachweisbar. Die BRAFV600E/K Mutation führt zu einer dauerhaften Aktivierung des MAP Kinase (MAPK) Signalwegs, was zu der Entwicklung eines aggressiveren Phänotyps und der Bildung von Metastasen führt. Die Entwicklung von MAPK Inhibitoren (MAPKi) hat die Prognose und Überlebenszeit von Melanom Patienten deutlich verbessert. Viele Melanome entwickeln jedoch nach kurzer Zeit eine Resistenz gegen MAPKi. Mithilfe des CRISPR-Cas9 Systems können Funktionsverlust-Studien am gesamten Genom durchgeführt werden, um herauszufinden welche Gene nach Mutation zum Auftreten einer Resistenz führen (hier: MAPKi). Da vorhergehende Arbeiten bereits einen Zusammenhang zwischen der Chromatin Struktur und Melanom Resistenz suggeriert haben, hat die Gruppe von Prof. Bernstein einen solchen CRISPR-Cas9 Screen auf ~140 Chromatin Faktoren in BRAFV600E/K Melanom Zellen durchgeführt (Strub et al. 2018). Mittels hoch entwickelter molekularbiologischer Methoden haben Prof. Bernstein und ihr Team SIRT6 als Vermittler der MAPKi-Therapie Resistenz identifiziert und gleichzeitig IGFBP2 (Insulin-Wachstumsfaktor Bindeprotein) als direktes Ziel-Gen von SIRT6 ermittelt. Verlust von SIRT6 führt zu erhöhter IGFBP2 Expression, welche das Melanom Wachstum unter MAPKi Therapie begünstigt. Interessanterweise hat auch der Verlust der Histon Acetyltransferasen KAT1 und KAT2B zu einer Resistenz gegenüber MAPKi in Melanom Zellen geführt. Dieser Resistenz-Mechanismus bleibt allerdings bis heute unerforscht. Folgende Studie soll wichtige Hinweise auf den Wirkungsmechanismus der KAT1- und KAT2B- vermittelten MAPKi Resistenz in Melanomen geben, welche auch auf andere MAPK-gesteuerten Tumor Entitäten anwendbar sein könnten. Ziel 1: RNA-Sequenzierung nach Verlust von KAT1 und KAT2B (+/- MAPKi) soll Aufschluss darüber geben welche Gene (die von KAT1 oder KAT2B reguliert werden) eine MAPKi Resistenz vermitteln.Ziel 2: Außerdem soll ChIP-sequenzierung auf KAT1 und KAT2B, sowie auf KAT1- und KAT2B- abhängige und unabhängige Histon Modifikationen (z.B. der Euchromatin Marker H3K27ac) in Melanom Zellen vor und nach dem Verlust von KAT1 oder KAT2B (+/- MAPKi Behandlung) durchgeführt werden. Die ChIP-Sequenzierung wird anschließend mit den generierten RNA-Sequenzierungen verglichen, um einen Einblick zu bekommen wie sich Genexpression und Chromatin Struktur gegenseitig beeinflussen. Ziel 3:Um diese Ergebnisse funktionell nachzuweisen, werden KAT1 oder KAT2B Knockout Zelllinien in die Flanke von immunsuppressiven Nacktmäusen injiziert und anschließendes Tumor Wachstum (+/- MAPKi) analysiert. Mithilfe immunhistochemischer Färbungen kann außerdem der Effekt von KAT1/KAT2B-Verlust auf den Erfolg der MAPKi Therapie nachgewiesen werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Emily Bernstein