P1: Der Einfluss epigenetischer Dysregulation in Verbindung mit Mutationen auf das Fortschreiten von Blasenkrebs im Frühstadium

• Antragstellerin: Professorin Dr. Nadine Gaisa
• Fachliche Zuordnung: Pathologie ; Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493802833

In der Karzinogenese der Harnblase sind die epigenetischen Landschaften urothelialer klonaler Expansionen vom Carcinoma in situ (CIS) zum muskelinvasiven Karzinom (MIBC) wenig erforscht. Aus diesem Grund wollen wir intra- und interpatienten-spezifische Muster der DANN-Methylierung (DNAme) entschlüsseln, die transkriptionelle Netzwerke bedingen und für die Progression einer CIS-(un-)abhängigen klonalen Expansion ursächlich sein können. Eine besondere Stärke der geplanten Studie ist die Nutzung einer einzigartigen Ressource von korrespondierenden Gewebeproben aus histologisch kartierten Zystektomiepräparaten von 15 Patienten, die jeweils normales Urothel, räumlich getrennte CIS-Läsionen und MIBC umfassen. Die Exomdaten sind über unser anderes DFG-gefördertes Projekt verfügbar und werden in einem ersten Schritt um die genomweiten Daten der DANN-Methylierung und der RNA-Expression von insgesamt n=87 Proben erweitert. Zusammen mit P7 werden die (Roh-)Daten biostatistisch analysiert, um den Rückschluss von epigenetischen Ereignissen auf die Genetik, die Klonalität und die Phylogenie der Tumoren sowohl für den individuellen Patienten als auch im Kontext aller Patienten zu ermöglichen. Um die identifizierten DNAme-Muster im Kontext der klonalen Expansion zu spezifizieren, werden phylogenetische Informationen aus den Mausstudien von P2 in die biostatistische Pipeline implementiert. In dieser Phase werden auch DNAme-Profile von etablierten Zellkulturmodellen der Projekte P3 und P4 berücksichtigt, um Hinweise auf einen möglichen Histon-DNAme-Crosstalk im Zusammenhang mit genetischen Veränderungen von Genen zu erhalten, die für epigenetische Regulatoren wie KDM6A kodieren. In einem zweiten Schritt werden die DNAme-Muster anhand einer unabhängigen Kohorte von korrespondierenden Proben (insgesamt n=175) validiert, die das gesamte Spektrum der Tumorprogression abdecken (CIS, MIBC und Lymphknoten- und/oder Fernmetastasen). In Anlehnung an den Arbeitsablauf der Börries-Gruppe P7 wird ein Leave-One-Out-Cross-Validation-Ansatz angewandt, um ein robustes Panel von Kandidatengenen zu identifizieren, die mit dem Patientenüberleben assoziiert sind. Ein spatial transcriptomic Ansatz wird dazu beitragen, Kandidaten für die funktionelle Validierung in einer dritten Phase von in vitro Studien zu priorisieren. Diese Studien ausgewählter Gene umfassen die Etablierung geeigneter, genetischer Modifizierungen (Überexpression oder Knockdown/Knockout) in Zellkultursystemen (benigne und/oder maligne Harnblasenkarzinomzelllinien), gefolgt von Experimenten zur Bestimmung von z.B. der Zellproliferation, Migration oder Invasion. Ferner sind siRNA-Experimente auf der Grundlage von 3D-Organoiden (P6) geplant, um die Ergebnisse unter physiologischeren Bedingungen zu bestätigen. Am Ende des Projekts werden wir Einblicke in eine multidimensionale Landschaft von (epi)genetischen Veränderungen gewonnen haben, die den verschiedenen Arten der Tumorevolution invasiver Klone zugrunde liegen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5476: UcarE - Urothelkarzinom Epigenetik