Identifizierung von Pdx1-abhängigen Signalwegen, die zur Reprogrammierung der Zellidentität beitragen und so die Pankreaskarzinogenese fördern

• Antragstellerin: Dr. Simone Benitz
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437908440

Der Verlust der Zellidentität ist eine wichtige Voraussetzung für die Initiation und Progression des duktalen Adenokarzinoms des Pankreas. Ausschlaggebend für die maligne Transformation der Pankreaszellen ist, neben genetischen Veränderungen, eine umfangreiche Reprogrammierung des Transkriptoms mit der Stilllegung von Differenzierungsprogrammen und Aktivierung von Entwicklungssignalwegen. Ursprünglich wurde der Transkriptionsfaktor Pdx1 als Hauptregulator für die Entwicklung von Pankreaszellen identifiziert. Vor Kurzem konnte unser Labor zeigen, dass Pdx1 eine wichtige Rolle als Wächter der azinären Zellidentität einnimmt. In differenzierten Azinuszellen induziert die simultane Depletion von Pdx1 und Expression von onkogenen KrasG12D eine schnelle und großflächige Zelltransformation, welche von einem Verlust der azinären Zellidentität bis hin zu der Bildung von Krebsvorläuferläsionen und Tumoren geprägt ist. Die exakten Hintergründe sind jedoch noch unerforscht. Die Vorarbeiten verdeutlichen, dass die Zielgene von Pdx1 wichtige Regulatoren des Ras Signalweges, wie z.B. Egfr, umfassen. Da die Aktivierung von Ras entscheidend für die Entstehung des Pankreaskarzinoms ist, möchte ich herausfinden, wie Pdx1 die Aktivität des Ras-Signalwegs unterdrückt und der KrasG12D-abhängigen Zelltransformation entgegenwirkt. Dies soll durch Analyse eines Mausmodells mit einem gleichzeitigen Verlust von Pdx1 und Egfr, sowie Einzelzellanalysen zur Definition von Genexpressionsprofilen erforscht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen aufklären, wie der Verlust der Azinuszellidentität und die Expression von onkogenen Kras bei der Entstehung des Pankreaskarzinoms zusammenspielen, und gleichzeitig Wege aufzeigen, wie der malignen Zelltransformation entgegengewirkt werden kann. Die Reprogrammierung der Tumorzellen in einem späten Krebsstadium hin zu einem aggressiven, metastasierenden Phänotyp ist mit der Herunterregulierung einiger pankreasspezifischer Transkriptionsfaktoren verbunden, welche auf eine epigenetische Stilllegung über DNA Methylierung zurückzuführen ist. Unsere Daten zeigen, dass der alleinige Knockdown von Pdx1 in Pankreastumorzellen die Malignität steigert. Pdx1 Knockdown Zellen zeigen zunächst eine transiente Abnahme der Zellproliferation, diese wird jedoch durch immense Veränderungen in der Genexpression und des Zellmetabolismus, v. a. im Glutathion-Stoffwechsel, überwunden. Anpassungen in der Glutathionbiosynthese können große Auswirkungen auf das Epigenom haben, da es die Verfügbarkeit von Methylgruppen für die Methylierung von DNA und Histonen stark beeinflusst. Durch den Einsatz von Inhibitoren, welche die Glutathionbiosynthese hemmen, werden die Auswirkungen auf die DNA-Methylierung an Genen, die während der Tumorprogression ausgeschaltet werden, analysiert. Die Identifizierung der Mechanismen, mit denen Tumorzellen den Verlust von Pdx1 kompensieren, wird dazu beitragen, Schwachstellen aufzudecken und neue Therapiestrategien zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Howard Crawford