Chromothripsis entschlüsseln

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Aurélie Ernst
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460595631

Chromothripsis ist eine neu entdeckte Form der Genominstabilität, bei der bis zu hunderte genomischer Veränderungen bei einem oder wenigen Chromosomen auftreten. Die „ge- clusterten“ DNA-Doppelstrangbrüche entstehen durch ein einziges katastrophales Ereignis. Dieses Ereignis tritt bei vielen Krebsfällen auf, zum Teil mit einer Prävalenz von bis zu 100% in manchen Tumor-Subgruppen. Chromothripsis ist in zahlreichen Tumorentitäten mit einer schlechten Prognose assoziiert. Trotz der zentralen Rolle von Chromothripsis in der Krebsentwicklung ist es noch unklar, was Zellen für Chromothripsis prädisponiert und in welchem Kontext dieses Ereignis innerhalb der Sequenz genetischer Veränderungen steht.Wir haben ein einzigartiges Modellsystem charakterisiert, mit dem jeder Schritt des Chromothripsis Prozesses direkt rekonstruiert werden kann. Primärkulturen von Patienten mit Li-Fraumeni Syndrom (TP53 Keimbahnmutation) zeigen bei frühen Passagen keine wesentliche genomische Veränderung, aber bei späteren Passagen weisen sie spontane Chromothripsisereignisse auf.Das erste Ziel dieses Projektes ist die zentralen Alterationen zu identifizieren, die zu Chromothripsis führen, sowie die klonale Evolution longitudinal zu erfassen, wie Zellen mit Chromothripsis entstehen und Zellpopulationen dominieren, und essenzielle Transitionspunkte zu erkennen, die mechanistisch getestet werden sollen. Von Patient-abgeleiteten Zellen ohne komplexe genomische Veränderung bis zum spontanen Chromothripsisereignis soll die klonale Evolution mittels Einzelzellgenomik (DNA Sequenzierung) und phänotypisches Profiling (Analyse von Telomerfunktion, Bildung sogenannter Mikrokerne, Replikationsstress und andere zelluläre Prozesse, die mechanistisch mit Chromothripsis zusammenhängen) erfasst werden.Das zweite Ziel dieses Projektes ist die mechanistische Rolle von SETD2 in Chromothripsis zu definieren. Wir haben entdeckt, dass die SETD2 Methyltransferase möglicherweise in die Entstehung von Chromothripsis involviert ist, und dass SETD2 Inaktivierung ein frühes Ereignis in der Entwicklung von Hirntumoren mit Chromothripsis ist. Die spezifischen biochemischen Signalwege und die Transkriptionsregulationskomponenten downstream von SETD2, die Chromothripsis fördern, sollen charakterisiert werden. CRISPR/Cas und Untersuchungen der genomischen Veränderungen und der relevanten zellulären und molekularen Prozesse sollen eingesetzt werden, um die Rolle von Kandidatengenen zu untersuchen, die in Chromothripsis eine Rolle spielen.Über einen multidisziplinären Ansatz, der Einzelzellgenomik, Bioinformatik und funktionelle Studien kombiniert, sollen die genetischen und zellulären Mechanismen entziffert werden, die zu Chromothripsis führen. Ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden biologischen Prozesse, die zu Chromothripsis führen, wird eine Voraussetzung dafür sein, die Grundlage für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen