Entschlüsselung der Knochenmarkstroma-induzierten therapeutischen Resistenz in akuten T-Zell-Leukämien mittels funktioneller Genetik.

• Antragsteller: Dr. Adrian Schwarzer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471798038

Akute T-Zell-Leukämien (T-ALL) sind aggressiv verlaufende Leukämien, die durch eine unkontrollierte Proliferation von unreifen T-Zell-Vorstufen verursacht werden. Trotz großer Fortschritte im Verständnis der Biologie der T-ALL bleibt ihre Behandlung eine Herausforderung, denn im Gegensatz zu anderen Leukämien gibt es für die T-ALL bisher keine molekularen Therapieansätze. Charakteristisch für die T-ALL sind eine aberrante Aktivierung des NOTCH1-Signalwegs und der PI3K-AKT-mTOR Signalkaskade. Die Inhibition dieser zentralen Signalwege bewirkt in vitro robuste anti-leukämische Effekte, zeigte in klinischen Studien jedoch keine überzeugende Wirksamkeit. In unseren Vorarbeiten identifizierten wir Interaktionen zwischen T-ALL und protektiven Nischen im Knochenmark als Schlüsselfaktor für die Resistenz gegen mTOR- und NOTCH1-Inhibition in vivo. Darauf basierend entwickelten wir ein Leukämie/Stroma - Co-Kulturmodell, das diesen Effekt in vitro rekapituliert. Mit Hilfe der Genom-Editierungstechnologie CRISPR-Cas9 und RNA-Interferenz (RNAi) konnten wir in diesem System bereits Gene, wie die RAC2-GTPase identifizieren, die die Stroma-induzierte Therapieresistenz vermitteln. In diesem Projekt werden wir erstens die Stroma-induzierte Resistenz gegen zielgerichtete Therapien in anderen T-ALL Modellen untersuchen. Mit Hilfe eines neuartigen Mausstammes und CRISPR-Cas9 sind wir in der Lage, genetisch komplexe T-ALL Modelle zu erzeugen. Anhand dieser Modelle werden wir untersuchen, ob die Stroma-induzierte Resistenz ein generelles Hindernis für die NOTCH1-Inhibition in klinisch relevanten T-ALL-Subgruppen ist und ob sie auch eine Resistenz gegen die Hemmung anderer therapeutischer Zielstrukturen induziert. Deshalb werden wir im zweiten Schritt durch hochauflösende CRISPR-Cas9-Screens in verschiedenen T-ALL-Modellen die intrazellulären Netzwerke genau kartieren, die an der Stroma-vermittelten Resistenz der T-ALL beteiligt sind. Drittens werden wir durch Analysen der Genexpression und Signaltransduktion nach der gezielten Ausschaltung dieser Gene ein umfassendes Modell erstellen, das die Mechanismen und Schlüsselsignalwege der Zelladhäsions-vermittelten Therapieresistenz erklärt. Schließlich werden wir in unseren T-ALL-Modellen sowie in Xenotransplantationsmodellen von humanen T-ALL testen, ob eine Hemmung der Kandiatengene tatsächlich die in vivo beobachtete Resistenz gegenüber NOTCH1- und mTOR Inhibition durchbrechen kann. Unsere Untersuchungen zeigen, wie wichtig protektive Interaktionen mit der Knochenmarksnische für die Krankheitsprogression und Therapieresistenz der T-ALL sind. In diesem Projekt wollen wir mit einem integrierten Ansatz aus funktioneller Genetik, Bioinformatik und Mausmodellen diese Interaktion im Kontext zielgerichteter Therapien systematisch untersuchen. Wir wollen so therapeutische Zielstrukturen finden, mit denen sich die Resistenz gegen zielgerichtete Therapien bei der T-ALL überwinden und die Therapieergebnisse verbessern lassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Johannes Zuber