Einzelzell-RNA-Seq-Analyse der frühen Melanomentstehung und Behandlungsresistenz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Um frühe molekulare Ereignisse in der Melanom-Entwicklung zu identifizieren und zu charakterisieren, führten wir Einzelzellsequenzierungen von Haut- und Melanomzellen mithilfe der 10x Genomics® Plattform durch. Dies ermöglichte eine transkriptomische und epigenetische Analyse von über 200.000 Zellen. Bei der Auswahl der Proben konzentrierten wir uns auf frühe, behandlungs-naive Primärtumore, die in einigen Fällen Nävus-assoziiert waren, und ergänzten die Studie durch die Aufnahme von benignen melanozytären Nävi. Diese Kombination ermöglichte es uns, verschiedene Stadien der Melanom-Entwicklung und deren malignen Übergänge mithilfe fortschrittlicher bioinformatischer Analysen zu erfassen. Der erste Teil unserer Studie befasst sich mit der zellulären Subklassifikation der Melanomzellen basierend auf ihrem Differenzierungsstatus. Diese zellulären Melanom- Subtypen wurden dann unter Verwendung von RNA-Velocity, Latent time und selbstorganisierenden Karten (SOM) charakterisiert. Da sich Immuntherapien in den vergangenen Jahren stark in den Vordergrund der Melanom- Behandlung geschoben haben, führten wir weiterhin Untersuchungen der Zell-Zell- Kommunikation durch. Wir nutzten LIANA, um neuartige Ligand-Rezeptor-Interaktionen (LRI) zwischen Melanomzellen und T-Lymphozyten zu finden. Die vielversprechendsten Kandidaten wurden mittels Immunhistochemie und in situ- Hybridisierung weiter untersucht. Dies zeigte die Ko-Lokalisierung der Kandidaten in der Tumormikroumgebung (TME), was ihre potenzielle Fähigkeit zu interagieren validierte. Zusätzlich wurde die Bindungsfähigkeit der LRIs mit Biolayer-Interferometrie gemessen. Um die Funktionalität dieser vorhergesagten Interaktionen zu bewerten, etablierten wir ein Ko- Kultursystem von gp100-exprimierenden Melanomzelllinien und TCR-transgenen Jurkat- Zellen. Mithilfe von siRNA regulierten wir validierte Melanomziele herunter und bewerteten die Veränderungen in der Jurkat-Aktivität, wenn sie auf diese manipulierten Zellen trafen. Desweiteren brachten unsere Daten zwei potenzielle Liganden für den Ko- Aktivierungsrezeptor CD2 auf T-Lymphozyten hervor. Im Rahmen einer Kooperation untersuchte die Gruppe von Annette Paschen (Essen) die Rolle dieser Liganden in der Tumorimmunität unter Verwendung eines autologen Melanom-Ko-Kultursystems. Durch Hinzugabe Ligand-blockierender Antikörper wurde die Aktivität der CD8+ T-Zellen sowie deren Zytotoxizität gegenüber Krebszellen reduziert. Die scATACseq-Daten zeigten eine erhöhte Zugänglichkeit von Enhancern upstream des CD2-Gens in Lymphozyten, die aus Melanomen stammen im Vergleich zu Nävi. Wir konnten Motive in diesen zugänglichen Enhancer-Regionen identifizieren und glauben, dass einer der entsprechenden Transkriptionsfaktoren die Expression von CD2 in tumorinfiltrierenden Lymphozyten (TILs) beeinflusst, um die Anti-Tumor-Immunität zu verstärken.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Single‐cell transcriptomics and epigenomics point to CD58‐CD2 interaction in controlling primary melanoma growth and immunity. Cancer Communications, 45(4), 465-470.
Stubenvoll, Antonia; Schmidt, Maria; Moeller, Johanna; Chango, Max Alexander Lingner; Schultz, Carolyn; Antoniadou, Olga; Loeffler‐Wirth, Henry; Bernhart, Stephan; Große, Florian; Thier, Beatrice; Paschen, Annette; Anderegg, Ulf; Simon, Jan C.; Ziemer, Mirjana; Schoeder, Clara T.; Binder, Hans & Kunz, Manfred
