Systematische Analyse der in-vivo-Pathomechanismen der Typ-II-Transmembran-Serin-Protease ST14 während der epidermalen Karzinogenese und Metastasenbildung in zwei embryonalen Modellen des Zebrabärblings

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Hammerschmidt
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453407124

Angesichts des Umstandes, dass embryonale Zellen im Allgemeinen relativ plastisch sind und leichter dazu neigen, neoplastisch zu werden, haben wir im vorangegangenen Projekt damit begonnen, die epidermale Karzinogenese in vivo in Embryonen von Mutanten des Zebrabärblings zu untersuchen. In zwei dieser Mutanten wird die epidermale Karzinogenese durch eine übermäßige Aktivierung der Typ-II-Transmembran-Serin-Protease ST14 verursacht. Eine der Mutanten trägt eine Funktionsverlust-Mutation im spezifischen ST14-Protease-Inhibitor Hai1a, die andere eine Funktionsverlust-Mutation in Atp1b1a, eine beta-Untereinheit einer Na / K-Pumpe, die ansonsten bisher noch nicht mit ST14 in Verbindung gebracht wurde. Beim Menschen ist ST14 sowohl als Tumorsuppressor als auch als Onkogen bekannt, wobei die zugrunde liegenden Mechanismen nicht vollständig verstanden sind. Bemerkenswerterweise wirkt ST14 in den Keratinozyten der atp1b1a Mutanten des Zebrabärblings, sehr wahrscheinlich bedingt durch die andere Art ihrer eigenen Hyperaktivierung, über einen anderen onkogenen Signalweg als in hai1a Mutanten und führt zu einer aggressiveren Karzinogenese, welche auch Metastasierungen beinhaltet und durch das Erscheinen eines neuen Keratinozyten-Subclusters in unserer scRNAseq Analyse reflektiert wird. In der beantragten zweiten Förderphase des Projekts werden wir diese metastasen-bildenden Ereignisse eingehender untersuchen, einschließlich weiterer scRNAseq Analysen von atp1b1a Mutanten während älterer Entwicklungsstadien, wenn die Metastatisierung weiter fortgeschritten ist (Ziel 1a), und mit Fokus auf die Metastatisierungswege (Ziel 1b), die Heterogenetiät selbst unter metastatisierenden Zellen (Ziel 1c) und den Einfluss von Zellen des angeborenen Immunsystems (Ziel 1d). Darüber hinaus werden wir unsere funktionellen Studien von selektierten Genen fortsetzen, die laut unserer scRNAseq Daten in metastatisierenden Zellen von atp1b1a Mutanten, nicht aber in hai1a Mutanten stärker exprimiert sind und somit potentielle metastase-fördernde Effektoren von ST14 darstellen (Ziel 2a), sowie von Genen, die schwächer exprimiert werden und somit als potentielle tumor-supprimierende Effektoren wirken (Ziel 2b). Diese Untersuchungen werden auch Studien an chimären Embryonen beinhalten, um differenzieren zu können, ob die Genprodukte ausschließlich von den Krebszellen selbst, oder auch von Zellen aus deren Umgebung hergestellt werden. Schließlich werden wir die funktionelle Relevanz der Gene in verschiedenen humanen Karzinom-Zellkultursystemen validieren und ihren Einfluss auf Zellproliferation, Zellmobilität und das Invasionspotential der Zellen untersuchen. Insgesamt werden diese Daten ein detailliertes in vivo-Bild von pro-metastatischen, ST14-abhängigen Ereignissen und mögliche Erklärungen für kontext-abhängige Unterschiede in der Aggressivität von Karzinomen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen