Gerichtete Abhängigkeiten im chemoresistentem Lungenkrebs.

• Antragsteller: Professor Dr. Manuel Kaulich, Ph.D.; Professor Dr. Mario Looso
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531902760

CRISPR-basierte funktionale Genomik wurde bereits auf viele Krebszelllinien angewandt um genetische Co-Abhängigkeiten zu finden. Einige davon werden bereits in klinischen Studien getestet, was das Potenzial dieser Ansätze unterstreicht. Jedoch gibt es nur wenige therapeutisch-verwertbare Abhängigkeiten, die mit Chemo- Resistenz zusammenhängen. Zum Teil liegt das daran, dass resistenzverursachende Mutationen nicht gleichzeitig auftreten, sondern im Verlauf zellulärer Anpassung akkumulieren. Folglich gibt es mehrere Mechanismen zur Resistenz beitragen und eine zeitliche Abfolge von therapeutischen Schwachstellen erzeugen, die es zu verstehen gilt, um Chemo-Resistenz zu überwinden. Auf genetischer Ebene deutet dies auf die Existenz gerichteter Phänotypen (GPs) hin, bei denen die Reihenfolge der Mutationen den Phänotyp bestimmt (A→B, B→A unterscheiden sich). Wir schlagen vor, GPs zu charakterisieren und ihr Potenzial zur medikamentösen Bekämpfung des chemoresistenten nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) zu untersuchen. Folgende Fragen stehen hierbei im Zentrum unseres Antrags: 1) was sind die Merkmale von GPs und wie unterscheiden sie sich von genetischen Interaktionen, 2) können iterative Arzneimittelexpositionen GPs rekapitulieren, und 3) inwieweit geben GPs Aufschluss über genetische Abhängigkeiten höherer Ordnung? WP1 wird die Beziehung von GPs und genetischen Interaktionen untersuchen und eine Pipeline zur Extraktion und Klassifizierung von Genpaaren implementieren, die Informationen molekularer Signalkaskaden integriert. Ferner wird WP1 unsere Beobachtung von Genen mit mehreren GPs (Hubs; A→B; A→C; A→D) mechanistisch untersuchen. Die Entwicklung von neuartigen kombinatorischen Reagenzien, die eine zeitaufwändige Zellmodifikation zur Durchführung zeitaufgelöster Screens überflüssig machen, ist das Hauptziel von WP2. WP3 wird zeitaufgelöste kombinatorische Screens in parentalen und Gemcitabin-resistenten NSCLC-Zellen durchführen und >200.000 paarweise und iterative Genkombinationen von medikamentös adressierbaren Genen untersuchen. Auf Basis dieses Datensatzes wird WP4 Algorithmen entwickeln, um GPs automatisiert zu extrahieren und zu analysieren, Netzwerke abzuleiten und Hubs zu finden sowie miteinander verknüpfte GPs zu identifizieren (Trajektorien; A→B→C). Experimentell wird WP4 klinisch relevante GPs mechanistisch erforschen und iterative medikamentöse Behandlungen anwenden, um genetische Beziehungen chemisch zu imitieren. WP4 wird durch Untersuchungen der GP-Robustheit in einem größeren Panel von Gemcitabin- resistenten Krebsmodellen komplementiert. Das von uns vorgeschlagene Projekt kombiniert experimentelle und bioinformatische Ansätze zur Untersuchung gerichteter Phänotypen. Während unser Schwerpunkt auf medikamentös adressierbaren Genen und ihrer Relevanz für den chemoresistenten Lungenkrebs liegt, verspricht unser Ansatz innovative und vielschichtige Einblicke in zelluläre Anpassung und gerichtete Abhängigkeit in der Chemoresistenz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen