Systematische Analyse der onkogenen Wirkungen von CTNNB1, KRAS, BRAF und PIK3CA im Darmepithel

• Antragsteller: Dr. Markus Morkel
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269381282

Darmkrebszellen enthalten zahlreiche Schlüsselmutationen, die die Aktivitäten von wichtigen Signalwegen verändern, darunter die Wnt/beta-Catenin, MAPK- und PI3K-Kaskaden. Diese Signalwege regulieren Stammzelleigenschaften, Proliferation, Differenzierung und Apoptose im normalen Darmepithel. Der spezifische Beitrag häufiger Mutationen zum Krebszellphänotyp ist häufig schwer abzuschätzen, da im Krebsgeschehen viele mutierte Proteine gleichzeitig zur aberranten Signaltransduktion beitragen. Wir haben in den letzten Jahren eine Reihe von transgenen Mäusen hergestellt, die es erlauben, onkogene Formen von beta-Catenin (Gensymbol CTNNB1), KRAS, BRAF oder PIK3CA allein oder in Kombination mittels tetrazyklin-kontrollierter Transgenexpression zu aktivieren. Vorläufige Analysen, sowie tiefergehende Analysen der CTNNB1- und BRAF-Mausmodelle , zeigen, dass der Darm von Mäusen nach Induktion von verschiedenen Onkogenen innerhalb von Tagen spezifische Merkmale verschiedener Subtypen von Darmtumoren zeigt.Wir schlagen hier vor, den Darm dieser Mäuse systematisch im Hinblick auf die zelluläre Signaltransduktion und die Erfassung von Zellhierarchien zu untersuchen. Erstens möchten wir Änderungen in intestinalen Zellhierachien durch eine Kombination aus immunhistochemischen, Genexpressions- und FACS-Analysen erfassen (d.h. Anzahl und Lokalisation von Stammzellen, proliferativen Zellen, sowie verschiedenen differenzierten Zelltypen, ferner apoptotische und seneszente Zellen). Parallel dazu werden wir die Aktivitäten der zentralen Signalmoleküle CTNNB1, MEK, ERK und AKT analysieren. Funktionen wichtiger Signalwege werden anschließend durch Interferenz mit kleinmolekularen Inhibitoren in onkogen-induzierbarer organotypischer primärer Zellkultur untersucht werden.Zweitens schlagen wir vor, Zielgene der CTNNB1-, KRAS-, BRAF- und PIK3CA-Onkoproteine in intestinalen Stammzellen und in differenzierten Darmepithelzellen per RNA-Sequenzierung aus FACS-sortierten Zellpopulationen zu bestimmen. Solche Experimente wurden noch nie zuvor in Darm-Stammzellen, die die Ausgangszellen für Darmkrebs sind, durchgeführt. Die geplanten Experimente sind daher geeignet, neue und relevante Onkoprotein-induzierte Veränderungen des Krebszelltranskriptoms zu erfassen.Zusammenfassend zielt das beantragte Projekt darauf, onkogene Wirkungen von mutiertem CTNNB1, KRAS, BRAF und PIK3CA im Darmepithel systematisch zu erkunden. Die erwarteten Ergebnisse werden es ermöglichen, spezifische onkogene Signale mit Gruppen von Zielgenen, Zelldifferenzierungsentscheidungen und schließlich mit dem Ansprechen auf experimentelle therapeutische Interferenz zu verknüpfen. Das geplante Projekt kann somit unser Verständnis über die Entstehung, Entwicklung und das therapeutische Ansprechen klinisch relevanter Subtypen von Darmkrebs erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Reinhold Schäfer; Professorin Dr. Christine Sers