Mechanismen der Immunproteasom Hemmung und deren Einfluss auf Zellkompetition in der akuten myeloischen Leukämie (AML)

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Heidel
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449291356

Fusions-Onkogene sind in Leukämien nachweisbar und resultieren in aberranter epigenetischer und transkriptioneller Regulation. Während zielgerichtete Therapien die Therapiemöglichkeiten bei akuten Leukämien in den letzten Jahren deutlich verbessert haben, bleiben Fusions-Onkogen getriebene Erkrankungen eine Herausforderung, da sie nicht direkt therapeutisch anzugehen sind. Leukämien mit Nachweis eines Rearrangements des MLL-Genlokus (MLLr) weisen hier eine besonders schlechte Prognose auf, durch Persistenz einer minimalen Resterkrankung nach Therapie und folglich hohen Rückfallrate. Epigenetische Inhibitoren des MLL-Komplexes sind verfügbar und effektiv, konnten jedoch in klinischen Studien die Krankheit nicht eradizieren.Daher identifizieren wir sekundäre Abhängigkeiten in Fusions-Onkogen getriebenen Leukämien. Mittels Proteomanalysen an murinen MLL-AF9 oder AML1-ETO induzierten Leukämien konnten wir eine Anreicherung von Proteinen, die zur Aufrechterhaltung der zellulären Proteostase notwendig sind spezifisch in MLLr Leukämien nachweisen. Besonders die katalytischen Einheiten des Immunproteasoms – einer spezialisierten Variante des Proteasoms mit Relevanz in Entzündung und Infektion – zeigten sich in humanen Leukämien hoch exprimiert. Mittels eines CRISPR/Cas9-mediierten Screens zur (kompetitiven) Negativ-Selektion konnten wir die katalytische Immun-proteasom Einheit PSMB8/LMP7 als funktionell relevant identifizieren. Murine MLLr Leukämien waren (im Gegensatz zu anderen Leukämien und normalen hämatopoetischen Zellen) spezifisch abhängig von PSMB8/LMP7. Transkriptomanalysen zeigten eine Überlappung von PSMB8/LMP7 abhängigen Gen-Signaturen mit Signaturen epigenetischer Hemmstoffe des MLL-Komplexes.In unserem Arbeitsprogramm wollen wir die Mechanismen der Abhängigkeit von MLLr Leukämien von der PSMB8/LMP7-Funktion untersuchen. Mittels eines globalen CRISPR/Cas9 Screens in humanen MLLr Zelllinien werden wir Effektoren der Immunproteasom-Abhängigkeit identifizieren und validieren. Zudem werden wir spezifisch durch PSMB8/LMP7 degradierte Proteine mittels einer Massenspektrometrie-basierten Degradom-Analyse identifizieren. Durch PSMB8/LMP7 Inhibition verursachte metabolische Dysregulation in MLLr Zelllinien werden wir mittels durchfluss-zytometrischer Methoden und Seahorse-Technologie charakterisieren und eine mögliche synergistische Wirkung mit epigenetischen Inhibitoren des MLL-Komplexes untersuchen. Den Einfluss der Immunproteasom Hemmung auf das kompetitive Verhalten von MLLr Leukämie-Zellen in vivo werden wir in humanen Xenograft Modellen analysieren, da diese translationale Relevanz speziell in der Situation einer minimalen Resterkrankung besitzen.Zusammenfassend werden wir die selektive Abhängigkeit von MLLr Leukämien von der Immunproteasom-Funktion validieren und prä-klinisch charakterisieren. Unser Ansatz kann daher perspektivisch zur zielgerichteten Elimination von persistierenden Leukämiezellen bei MLLr AML beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen