Enhancer RNAs modulieren die 3D-Enhancer Funktion und regulieren leukämie-spezifische Genexpression in der Akuten Myeloischen Leukämie

• Antragsteller: Dr. Haiyang Yun
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506619416

Die Akute Myeloische Leukämie (AML) ist eine maligne Erkrankung des blutbildenden Systems, die mit einer starken Vermehrung früher myeloischer Vorläuferzellen einhergeht und die normale Hämatopoese beeinträchtigt. Trotz intensiver Forschungsarbeit der letzten Jahrzehnte haben sich die Behandlungsoptionen für AML-Patienten nicht signifikant verbessert und das langfristige krankheitsfreie Überleben beiträgt nur weniger als 30%. Die AML stellt eine heterogene Erkrankung dar, welche durch eine Reihe genetischer und epigenetischer Aberrationen charakterisiert ist. Die Identifizierung neuer Pathogenitätstreiber, welche als Biomarker als auch therapeutische Ziele dienen könnten, ist daher von großer Bedeutung. In Vorabeiten zu diesem Projekt haben wir identifiziert, dass die AML mit einer dynamischen Remodellierung der 3D- Struktur des Chromatins assoziiert ist. Dieser Prozess beeinhaltet Modifikationen und strukturelle Änderungen von Enhancer Regionen- DNA-Elementen mit cis-regulatorischem Einfluss auf die Zielgen-Transkription. Aktive Enhancer weisen eine starke transkriptionelle Signatur, gekennzeichnet durch RNA-Polymerase II Bindung und Produktion bidirektionaler RNA-Transkripte, sogenannter enhancer RNAs (eRNAs), auf. Basierend auf unseren Vorarbeiten möchten wir im beantragten Projekt die molekularen Mechanismen untersuchen, mit denen leukämie-spezifische eRNAs und ihre Herkunfts-Enhancer die Leukämogenese beeinflussen, und eRNAs identifizieren, welche sich als prognostische Biomarker und therapeutische Ziele in der AML eignen. Mittels BRD4-/Pol II ChIP-seq und Bru-Seq werden wir zunächst in unserem murinen Leukämiemodell aktive Enhancer und die spezifisch exprimierten eRNAs identifizieren, um anschliessend deren Einfluss auf die Proliferation mittels CRISPRi Screens funktionell zu untersuchen. Die Rolle der identifizierten Enhancer und eRNAs in der Leukämogenese wird im folgenden in loss-of-function Assays charakterisiert. Wir werden zudem funktionell analysieren wie eRNAs das Enhancer Priming, die Aktivierung und die 3D-Remodellierung beeinflussen, um leukämie-spezifische Genexpressionsprogramme zu induzieren. Die in murinen Leukämiezellen identifizierten pathogenese-relevanten eRNAs und Enhancer sollen anschliessend in humanen Leukämiezellen kreuzvalidiert werden und deren funktionelle Bedeutung unter Verwendung von primärem Patientenmaterial in vitro und in Xenograft- Mausmodellen untersucht werden. Abschliessend werden wir in einer AML-Patientenkohorte die Expression der identifzierten AML-spezifischen eRNAs mit genetischen Aberrationen sowie klinischen Parametern und Überlebensdaten korrelieren, um die prognostische Relevanz der identifizierten eRNAs zu überprüfen. Zusammenfassend werden diese Untersuchungen zu einem besseren Verständnis der Rolle von eRNAs in der Pathogenese der AML führen und Ansätze zur prognostischen bzw. therapeutischen Nutzung dieser Informationen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen