MAT2A als Schlüsselregulator und therapeutisches Target in der MLL-Leukämogenese

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Corina Schneidawind, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442788847

Translokationen im MLL-Gen führen zu Leukämien mit einer schlechten Prognose. Trotz substantieller Verbesserungen in der Behandlung bleibt ein großer Teil dieser Patienten therapierefraktär. Epigenetische Dysregulationen spielen hierbei eine wesentliche Rolle und das mechanistische Verständnis darüber könnte den Weg für neue zielgerichtete Therapieformen bahnen: Posttranslationale Modifikationen von Histonen oder Promotorregionen haben Veränderungen der Genexpressionsaktivitäten zur Folge, die wiederum die Leukämogenese unterhalten. SAM ist hierfür der wichtigste Methylgeber der Zelle und wird als Substrat von verschiedenen, für die MLL-Leukämogenese essentiellen Methyltransferasen wie DOT1L oder PRMT5 benötigt. Die Biosynthese von SAM aus ATP und L-Methionin wird wiederum durch MAT2A bewerkstelligt. Der Dysregulation von MAT2A wurde bereits eine pathogene Rolle in T-Zell-Leukämien und soliden Tumoren zugeschrieben. Dank der kürzlichen Entwicklung des MAT2A-Inhibitors PF-9366 werden wir in diesem Projekt die Schlüsselrolle von MAT2A in der MLL-Leukämogenese und als therapeutisches Target evaluieren. Dazu werden wir unser innovatives CRISPR/Cas9-MLL-Leukämiemodell verwenden, das patientengetreu auf einer Translokation vom MLL- und AF4- bzw. AF9-Gen besteht. AF4 und AF9 zählen zu den zwei häufigsten Fusionspartnern bei MLL-Leukämien. Durch eine Reanalyse von Patientendaten konnten wir eine signifikant erhöhte MAT2A-Expression in MLL-Leukämien im Vergleich zu anderen Krebsarten, non-MLL-Leukämien und gesunden Kontrollzellen feststellen. Anhand unseres MLL-Modells werden wir den Einfluss von PF-9366 auf folgende funktionelle Eigenschaften analysieren: Mit einer Trypanblau-Färbung werden wir die Proliferationshemmung dokumentieren. Diese wird mit dem alamarBlue® Zell-Proliferations-Assay und unter Verwendung von counting beads in der Durchflusszytometrie validiert. Ferner folgt die Bestimmung der Apoptose, der Quieszenz in der Zellzyklusverteilung und dem Differenzierungsgrad als weitere Stammzelleigenschaft. Zur Bestimmung des Selbsterneuerungspotentials der Zellen wird ihre Fähigkeit zur Kolonienformation und Passagierbarkeit untersucht. Als Paradigma von MLL-Leukämiezellen werden wir die MLL-Zielgene mit qPCR bestimmen. Schließlich wird PF-9366 in Kombination mit Methotrexat oder Inhibitoren gegen DOT1L oder PRMT5 auf synergistische anti-leukämische Effekte analysiert. In einem Pretreatment-Modell wird der Einfluss von PF-9366 auf die Leukämieinitiierung untersucht und in unserem MLL-Leukämiemodell als Therapie in vivo evaluiert. Eine abschließende Analyse der behandelten Zellen bezüglich ihres offenen Chromatins, deren DNA-Methylierungen und die konsekutiv veränderten Genexpressionen, soll die Rolle von MAT2A konsolidieren und Hinweise auf bekannte und neue Gensignaturen von MLL-Leukämien geben. Wir versprechen uns von unseren Ergebnissen eine gezielte Therapie mit PF-9366 für MLL-Leukämie-Patienten zu bahnen, um deren Prognose zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen