3DRP-AML: 3D Hydrogel-basierte Ex-vivo-Plattform für die personalisierte Therapierung der akuten myeloischen Leukämie mit hohem Risiko

• Antragsteller: Dr. Maximilian Fusenig
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Biomaterialien ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556416293

Das vorgeschlagene Projekt zielt auf den ungedeckten klinischen Bedarf an einer Hochdurchsatz-Screening-Plattform (HTS) für die effektive Zellkultur und die Erstellung von Wirkstoffprofilen von AML-Patientenproben. Wir stellen die Hypothese auf, dass unser HTS-kompatibles 3D starPEG-sGAG-Hydrogelsystem in einzigartiger Weise die biophysikalischen und biochemischen Eigenschaften des Knochenmarks nachahmen kann und dadurch das Überleben und die klonale Expansion von AML-Zellen ex vivo unterstützt. Darauf aufbauend wollen wir zeigen, dass unser System ein hochauflösendes Profiling der Medikamentenreaktion von AML-Patientenzellen in 3D-Kulturen ermöglicht. Unsere Ziele sind: (1) Etablierung von 3D starPEG-sGAG-Hydrogelkulturen von AML-Patientenzellen für HTS, Profilierung und Modellierung des Einflusses und des Zusammenspiels der biophysikalischen und biochemischen Eigenschaften der 3D-Mikroumgebung auf die AML-Kultur und das Ansprechen auf Medikamente (3DRP-AML). (2) Validierung von 3DRP-AML-Kulturen im Vergleich zu veröffentlichten 2D-Referenzkulturen durch hochauflösende, zeitaufgelöste Analysen mittels Hellfeldmikroskopie, Stoffwechselanalysen im Kulturüberstand und Hochdurchsatz-Multiparameter-Durchflusszytometrie (HT-MFC). (3) Implementierung der 3DRP-AML-Plattform mit verschiedenen Gelmatrizen (n=3), einer vielfältigen Kohorte aus der Biobank der Studienallianz Leukämie (SAL) (n=100) und einer Bibliothek von FDA-zugelassenen AML-Medikamenten (n=20). Für eine kleine Kohorte planen wir darüber hinaus, die klonale Heterogenität der AML bei der Expansion in 3DRP-AML-Kulturen mittels Einzelzell DNA- und Antikörper-Sequenzierung zu überprüfen (n=8, DAb-Seq). (4) Korrelation von hochauflösenden Daten der 3DRP-AML-Plattform mit multimodalen klinischen Parametern mittels auf maschinellem Lernen basierender Modelle (Klassifizierungs- und Regressionsalgorithmen).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen