Funktionelle Analyse der molekularen Grundlagen der Entstehung und Erhaltung von Pankreasneoplasien mittels GEMM-ES-Zell Technologie

• Antragsteller: Dr. Michael Saborowski
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271741315

Mausmodelle, die die Pathophysiologie humaner Neoplasien akkurat abbilden, sind ein fester Bestandteil der onkologischen Forschung. So hat die Verfügbarkeit von murinen Pankreaskarzinommodellen maßgeblich zur molekularen Charakterisierung dieser äußerst aggressiv verlaufenden malignen Neoplasie beigetragen. Da jedoch die Herstellung genetisch komplexer Mausmodelle zur Untersuchung neuer Krebsgene und potentieller medikamentöser Ansätze sowohl zeit- als auch kostenintensiv ist, haben wir eine genetisch flexible, auf embryonalen Stammzellen basierende Technologie entwickelt (GEMM-ES-Zellen), die die Herstellung von transgenen Mäusen mit multiplen Allelen innerhalb von nur zwei Monaten ermöglicht. Kurz zusammenfassend haben wir ein pankreasspezifisches Expressionssystem, in das mittels in vitro Elektroporation TET-induzierbare shRNAs oder auch cDNAs integriert werden können, mit pankreaskarzinomtypischen genetischen Läsionen kombiniert. Eine duale Fluoreszenzkodierung ermöglicht es, die Doxycyclin-induzierte, reversible Expression der shRNAs/cDNAs im Gewebe nachzuvollziehen.Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es, durch Adaptation dieses Systems die funktionelle in vivo Charakterisierung von genetischen Veränderungen zu ermöglichen, die mit hoher Inzidenz in zystischen Vorläuferläsionen des Pankreaskarzinoms, den sogenannten IPMNs (Intraduktale Papillär-Muzinöse Neoplasie), vorkommen.Obwohl ein Großteil von IPMNs Punktmutationen im Guanine nucleotide binding protein (G protein), alpha stimulating activity polypeptide 1 (GNAS) Onkogen und/oder dem potentiellen Tumorsuppressorgen Ubiquitin E3 ligase ring finger proteins 43 (RNF43) aufweist (66-79% und 14-75%) (Wu et al. Sci Transl Med 2011a; Wu et al. PNAS 2011b; Amato et al. J Pathol 2014; Sakamoto et al. Mod Pathol 2014), ist die funktionelle Bedeutung sowie auch die mögliche therapeutische Implikation dieser genetischen Veränderungen nicht bekannt.Ich werde transgene Mäuse aus GEMM-ES-Zellen generieren, die die pankreasspezifische, reversible Expression der häufigsten GNAS Mutationen ermöglichen, bzw. eine gegen RNF43 gerichtete shRNA exprimieren. Um die Genetik der humanen Tumore abzubilden, werden diese genetischen Elemente sowohl im Wildtyp- als auch im Kontext von Kras und Tp53 Mutationen untersucht. Vor dem Hintergrund der häufigen Co-Mutation von GNAS und RNF43, die mit hoher Signifikanz auf eine Assoziation der Läsionen hinweist (p=0,02), werde ich das Potential der GEMM-ES-Zellen nutzen, zwei genetische Elemente parallel exprimieren zu können um zu evaluieren, ob die genannten Läsionen bezüglich der Induktion von IPMNs kooperieren.Insbesondere unter dem Aspekt der möglichen therapeutischen Relevanz werde ich abschließend mittels reversibler Genetik die Notwendigkeit einer fortdauernden GNAS-Aktivierung oder RNF43-Verlustes zur Aufrechterhaltung von Pankreasneoplasien untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen