Zell-autonome redoxempfindliche Rolle von Selenoprotein Glutathionperoxidase-2 (Gpx2) bei APC-getriebener kolorektaler Karzinogenese und Stammzellfunktion

• Antragstellerin: Niyati Vachharajani, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Hämatologie, Onkologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400020534

Beim Kolorektalkarzinom (CRC) handelt es sich um eine Krebsart, die einen großen Teil der Tumor-assoziierten Todesfälle in der westlichen Welt verursacht. Studien haben gezeigt, dass Entzündungsprozesse im Darm das CRC-Risiko erhöhen - insbesondere bei Selenium-defizienten Patienten. Bei Selenium handelt es sich eine wichtige Komponente der anti-oxidativen Abwehrstrategie. Das gastrointestinale Selenoprotein Glutathionperoxidase 2 (GPx2) ist eines der Zielgene von Wnt, die durch das Fehlen von Tumorsuppressorgenen wie Adenomateus polyposis coli (APC), das oftmals in CRC mutiert ist, induziert werden. Außerdem trägt GPx2 zur Wiederherstellung des intestinalen Epithels bei und besitzt vermutlich eine epithelschützende Funktion, da bakterielle Darmbesiedelung zur GPx2- Induktion führt. Studien haben gezeigt, dass GPx2 in der Tumor-Mikroumgebung stark exprimiert wird und je nach Krebsstadium, entweder pro- oder anti-inflammatorisch wirkt. Allerdings ist der Einfluss von GPx2 auf das Wachstum intestinaler Krypten und die APC-vermittelte Tumorentwicklung weitgehend unbekannt.Die zentrale Fragestellung dieses Antrags lautet daher, ob GPx2 zur Progression epithelialer Onkogenese im Rahmen von APC-induzierter Tumorentstehung beiträgt. Dies soll anhand folgender Fragestellungen überprüft werden: 1) Um die Funktion von GPx2 zu analysieren, wird ein Mausmodell angewandt, in dem durch induzierbaren Knock-Down von APC in Lrig1+ Stammzellen, Kolon-Adenoma entstehen. Dabei wird die Rolle von GPx2 während der Tumorgenese anhand von drei Genotypen evaluiert (Gpx2+/+; Lrig1cre/+; ApcΔ14/+, Gpx2+/-; Lrig1cre/+; ApcΔ14/+, Gpx2-/-; Lrigcre/+; ApcΔ14/+).Des Weiteren werden die Mäuse vor Tumorinduktion mit unterschiedlichen Mengen Selenium behandelt. Die Entwicklung des Tumors wird anhand serieller Kolonoskopie überprüft, sowie anhand Durchflusszytometrie-basierter Immunzellphänotypisierung aus der Lamina propria. Redox-sensitive Signalwege, welche die Zellproliferation beeinflussen, werden mittels RNA-Seq und Immunoblotting aus Tumorgewebe analysiert. Zusätzlich zu murinen „tumeroids“ wird die GPx2-Expression auch in humanen „tumeroids“ modifiziert, um dessen Rolle in epithelialer Onkogenese zu untersuchen. Darüber hinaus soll 16S RNA-Seq über die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms in den zuvor genannten Genotypen Auskunft geben. Dies dient dazu die Frage zu klären, ob eine GPx2-Defizienz mit der Tumorprogression sowie einer redox-abhängigen Mikrobiom-Veränderung korreliert. 2) Die Funktion von GPx2 in epithelialen Krypten soll durch detaillierte Struktur/Funktions-Analysen von mutierten Gpx2Konstrukten in GPx2-defizienten „enteroids“ evaluiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Christopher Williams