Identifizierung struktureller genomischer Veränderungen im Neuroblastom mittels “linked-read whole-genome sequencing“

• Antragsteller: Dr. Christoph Bartenhagen; Professor Dr. Matthias Fischer
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433152224

Das Neuroblastom ist ein maligner solider Tumor des Kindesalters mit äußerst variablen klinischen Verläufen: Etwa die Hälfte der Patienten hat eine exzellente Prognose aufgrund spontaner Tumor-Regressionen. Bei Hochrisiko-Patienten sind die Heilungschancen dagegen gering, trotz intensiver multimodaler Therapien. Wir haben kürzlich gezeigt, dass Hochrisiko-Neuroblastome durch das Vorhandensein von Telomer-Erhaltungsmechanismen definiert sind, während solche Mechanismen bei spontan regredienten Fällen fehlen (Peifer et al., Nature, 2015; Ackermann et al., Science 2018). Mutationen in Genen des RAS und p53 Signalwegs tragen darüber hinaus zur malignen Transformation in etwa einem Drittel der Hochrisiko-Tumoren auf. Bei den übrigen zwei Dritteln dieser Tumoren sind die genetischen Grundlagen der Onkogenese dagegen weitgehend unbekannt. Die Beobachtung, dass Punktmutationen in Krebs-assoziierten Genen im Neuroblastom relativ selten sind, während segmentelle Kopienzahlveränderungen häufig vorkommen, deutet darauf hin, dass strukturelle genomische Veränderungen eine wesentliche Rolle in der Pathogenese von Hochrisiko-Tumoren spielen könnten.Wir vermuten daher, dass die Bedeutung struktureller Veränderungen in der Pathogenese des Neuroblastoms bislang unterschätzt worden ist. „Linked-read whole genome sequencing (WGS)“ ist eine neue und vielversprechende Methode, um Haplotypen über große Bereiche des Genoms zu bestimmen, wodurch komplexe genomische Rearragements detailliert rekonstruiert werden können. In dem beantragten Projekt beabsichtigen wir daher, pathogenetisch relevante strukturelle Veränderungen mittels linked-read WGS in primären Hochrisiko-Neuroblastomen zu identifizieren und die genomischen Daten mit Informationen zu Genexpressionsprofilen, Histon-Markern und klinischen Daten zu ergänzen. Wir möchten hierzu das Genom von 50 Hochrisiko-Neuroblastomen sowie von 20 Rezidiv-Proben dieser Fälle durch linked-read WGS charakterisieren. Wir werden einen Analyse-Algorithmus für linked-read WGS Daten entwickeln und optimieren, der die Rekonstruktion von komplexen strukturellen Veränderungen in Krebszellen erlaubt. Darüber hinaus werden wir die Auswirkungen struktureller Veränderungen auf Genexpressionsprofile und Histon-Modifikationen mittels RNA-Sequenzierung und Chromatin-Immunopräzipitations-gekoppelter Sequenzierung bestimmen. Um mögliche Konsequenzen der identifizierten genomischen Veränderungen auf den klinischen Phänotyp zu analysieren, werden wir die molekularen Daten mit klinischen Informationen derselben Patienten integrieren. Schließlich werden wir die Assoziation struktureller Veränderungen mit klinischen Variablen in einer unabhängigen Kohorte mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung validieren. Insgesamt erwarten wir, dass unsere Arbeiten wesentliche Erkenntnisse zu den genetischen Grundlagen der Pathogenese des Neuroblastoms liefern werden und damit essentielle Grundlagen für Biomarker-gesteuerte Behandlungs-Strategien schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Martin Peifer