Der Einfluss eines epigenetischen Drifts auf Therapieentscheidungen in älteren Patienten mit Prostatakarzinom

• Antragsteller: Dr. Oliver Hahn
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511994031

Epigenetische Veränderungen sind einer der Eckpfeiler des Alterungsprozesses. Derartige Veränderungen können unmittelbaren Einfluss auf den Verlauf und die Therapieempfindlichkeit von Krebserkrankungen haben. Die Tri-Methylierung von Lysin 27 am Histon H3 (H3K27me3) ist eine posttranslationale Histonmodifikation, die die Transkription inhibiert. In früheren Studien konnten abnehmende Level dieser Modifikation mit einem höheren Alter bei Prostatakarzinompatienten korreliert werden. In unserer Arbeitsgruppe konnte bereits gezeigt werden, dass eine Abnahme dieser Histonmodifikation ebenfalls mit einer erhöhten Resistenz gegen neuere antiandrogene Therapien (z.B. Abiraterone) korreliert. Hierzu wurden resistente VCaP-Zellen erzeugt für allen gängigen antiandrogenen Therapeutika. Es konnte gezeigt werden, dass eine Veränderung der H3K27me3-Level nicht nur mit der Therapieresistenz, sondern zudem mit einem veränderten Lipidstoffwechsel korrelierten, in dem der Mevalonat-Stoffwechselweg weniger aktiv war und die Lipid-Peroxidation verstärkt stattfand. In diesem Projekt werden wir validieren, ob sich die H3K27me3 als ein Biomarker für das biologische Alter bei Prostatakarzinompatienten eignet, der zudem die Suszeptibilität für bestimmte antiandrogene Therapien vorhersagt. Außerdem soll überprüft werden, ob dieser Marker eine Veränderung im Lipidstoffwechsel und eine daraus resultierende vermehrte ferroptotische Aktivität anzeigt. Hierzu werden wir sowohl unser bereits etabliertes Zellkulturmodell verwenden als auch ein Kollektiv von 450 Patienten, die bei Prostatakarzinom operiert wurden. Diese Patienten sollen zunächst anhand des Expressionsprofils für die Modifikationen H3K27ac, H3K4me3 und H3K27me3 in der Immunhistochemie stratifiziert werden, welches mit dem klinischen Follow-Up korreliert werden soll. In einem nächsten Schritt werden wir die Patienten anhand von Alter und H3K27me3-Expression stratifizieren und von 40 ausgewählten Patienten zusätzlich RNA-Sequenzierung und Lipidomics-Profiling durchführen. Weiterhin werden wir in vitro die Bindungsprofile der Histonmodifikationen untersuchen und ausgewählte Bindestellen mittels Chromatin-Immunpräzipitation in Patientenproben überprüfen. Auf diese Weise werden wir eine Signatur des Alterns auf Genexpressions-, Bindungsprofil- und Lipidexpressionsebene etablieren, die zur Therapieentscheidung herangezogen werden kann. Weiterhin werden wir den Einfluss auf den zellulären Metabolismus im Seahorse-Assay untersuchen sowie basierend hierauf die Empfindlichkeit der Zellen für Ferroptose-induzierende Substanzen. Mittels Massenspektrometrie werden wir das Verhältnis von Fe2+ zu Fe3+ charakterisieren, um einen direkten Marker für ferroptotische Aktivität zu haben. Hiermit bieten wir nicht nur neue prädiktive Biomarker, sondern auch einen tieferen Einblick in den Energiestoffwechsel des Prostatakarzinoms für neue Therapieansätze.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen