Chromothripsis: Tumorevolution entschlüsseln, von initiierenden Tumorzellen zu Resistenzentwicklung

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Aurélie Ernst
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512935482

Chromothripsis ist eine Form der Genominstabilität, bei der ein einzelnes katastrophales Ereignis zu umfangreichen Genomumlagerungen eines Chromosoms führt. Dieses Phänomen wird oft als frühes Ereignis in der Tumorentwicklung angesehen und ist in zahlreichen Tumortypen mit einer schlechten Prognose assoziiert. Trotz der zentralen Rolle von Chromothripsis in Krebs ist es unklar wie die ersten Kopienzahländerungen entstehen, welche genetischen Klone selektiert werden und ob die Detektion von Chromothripsis aus Flüssigbiopsien zur Früherkennung oder zu Behandlungsentscheidungen beitragen kann. Erstens werden wir die präneoplastische Landschaft von chromothriptischen Tumoren in vivo charakterisieren. Beinahe alle Li-Fraumeni Syndrom Patienten (TP53 Keimbahnmutationen) erkranken an Krebs, und diese Tumoren weisen eine Chromothripsis Prävalenz von nahezu 100 % auf. Wir werden in Blutzellen von Patienten mit Li-Fraumeni Syndrom, die an Screeningprogrammen teilnehmen, frühe genomische Veränderungen untersuchen, die vor einer Tumordiagnose auftreten. Wir werden Einzelzell-DNA- und RNA-Sequenzierungen durchführen, um Klone mit initiierenden Kopienzahlveränderungen und Zelltypen zu identifizieren, in denen diese frühen Veränderungen auftreten. Zweitens werden wir die molekularen Auswirkungen der in Ziel 1 identifizierten Faktoren und bekannter Kandidatengene untersuchen, die Chromothripsis fördern oder zur klonalen Expansion in chromothriptischen Tumoren führen. Diese "Faktoren" stellen die spezifische Signaltransduktions- und Transkriptionsregulationsmaschinerie dar, die zur Entwicklung von chromothriptischen Tumoren führt. Wir werden ein CRISPR-Screen von 15 Kandidatengenen durchführen, die als Promotoren der klonalen Expansion identifiziert wurden, und anschließend phänotypische Merkmale in den generierten Linien analysieren. Zusätzlich zu den Kandidaten aus Ziel 1 werden wir die mechanistische Rolle von Schlüsselfaktoren im p53-Signalweg bei Chromothripsis untersuchen.Drittens werden wir den Einsatz des Chromothripsis-Nachweises in Flüssigbiopsien bewerten. Als Teil der vorläufigen Daten für diesen Antrag haben wir Chromothripsis in zellfreier DNA von Krebspatienten nachgewiesen. Wir werden die Entwicklung chromothriptischer Muster in Flüssigbiopsien longitudinal analysieren und durch Chromothripsis entstandene Fusionsgene durch Ganzgenom- und RNA-Sequenzierung von zellfreier DNA, Tumor und Keimbahnkontrollen identifizieren (n=20 Fälle pro Tumortyp). Schließlich werden wir extrachromosomale zirkuläre DNAs in Tumoren und zellfreier DNA charakterisieren, um ein tieferes Verständnis der Rolle dieser Strukturen bei Onkogenaktivierung zu erhalten.Mit einem multidisziplinären Ansatz, der Einzelzellgenomik, Bioinformatik und funktionelle Studien umfasst, werden wir ein besseres Verständnis der biologischen Prozesse erhalten, die zu Chromothripsis führen, um die Grundlage für die Entwicklung neuer Screenings- und Behandlungsstrategien zu bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen