Neue Strategien zur zielgerichteten Eliminierung von stammzellartigen Glioblastomzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Donat Kögel, seit 5/2023
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449700301

Das Glioblastom ist der häufigste primäre Hirntumor und ist trotz aggressiver Therapie mit einer düsteren Prognose und sehr kurzen Überleben verbunden. Es wird vermutet, dass GBM Gliomstammzellen (GSC) enthalten, die sich von der Mehrzahl der Tumorzellen unterscheiden, da sie sehr resistent gegen konventionelle Therapien sind und daher zu Therapieversagen und Rezidiven führen können. Diese GSCs exprimieren Markerproteine von normalen Stammzellen, haben eine niedrige Teilungsrate und ein hohes Differenzierungspotential. Das vorgeschlagene Projekt basiert auf Ergebnissen unserer Gruppe, die zeigen, dass eine Differenzierungstherapie in Kombination mit einer starken Zelltod-Induktion durch die beiden Wirkstoffe Arsentrioxid (ATO) und (-) - Gossypol (Gos) GSCs in vitro und ex vivo depletieren kann. Zudem beobachteten wir eine Abnahme von Stammzellmerkmalen, begleitet von proteomischen Veränderungen, die auf ein verringertes Migrationspotential und DNA-Reparatur sowie eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit hinweisen.Eine Hauptaufgabe des vorgeschlagenen Projekts ist die Implementierung eines neuartigen Multi-FLuOrescence-REporter-Systems (multiFLORES) zur Analyse der Regulierung der Stammzellproteine OLIG2, SOX2 und SOX9 in GSC. Dieser Assay wird verwendet, um Gene, die die Stammzellartigkeit regulieren, unter Verwendung eines CRISPR/Cas9-Genstörungsscreenings global zu analysieren. Wichtig ist, dass dieses Modellsystem als Toolbox konzipiert wird, die langfristig an andere Krebs- und Gewebetypen angepasst werden kann. Nach einer Zielauswahl der Treffer aus diesem Screen werden die Ergebnisse mit Hilfe von phänotypischen Tests validiert und die Rolle neuer Kandidaten für den GSC-Phänotyp analysiert.Parallel dazu werden Kandidatenproteine basierend auf unseren vorhandenen Daten in einem hypothesengetriebenen Ansatz untersucht. Um die molekularen Ereignisse, die durch die kombinierte Behandlung mit ATO+Gos ausgelöst werden, und deren Beziehung zur GSC-Biologie besser zu verstehen, werden die folgenden Zielproteine untersucht: Chordin-like 1 (CHRDL1), das an der Aufrechterhaltung der Stammzellfunktion beteiligt ist und BRCA1-associated ATM-Activator 1 (BRAT1), der möglicherweise eine wichtige Rolle bei der GBM-Strahlenresistenz spielt. Diese Proteine werden unter Verwendung etablierter GSC-Linien und Primärkulturen unter Verwendung stammzellspezifischer (limiting dilution assay), strahlungsspezifischer (Induktion von DNA-Schäden) und tumorbiologisch relevanter (Zelltod-Induktion) Assays untersucht. Die in vitro erhaltenen Ergebnisse werden komplementiert durch ex vivo und in vivo Experimente. Die Verwendung dieses Tandemansatzes eines genomweiten CRISPR/Cas9-Screenings parallel zu einem wissensbasierten Kandidatenansatz wird die Identifizierung neuartiger Schlüsselsignalereignisse in GSCs als potenzielle Therapieziele ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Benedikt Linder, bis 4/2023