Funktionale Charakterisierung und Heterogenität von DLBCL und AML 3D Genomen

• Antragsteller: Professor Dr. Juan M. Vaquerizas
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422857230

Die Konformation von Chromatin bildet eine fundamentale Ebene der eukaryotischen Genregulation. Allerdings wird unsere Fähigkeit, ihre biologische Funktion und Rolle in Krankheiten zu ergründen, durch die großen Mengen an Material behindert, die zur Durchführung aktueller experimenteller Ansätze benötigt wird. Dies schränkt Untersuchungen in erkranktem Primärgewebe stark ein, wodurch uns derzeit ein tieferes Verständnis darüber fehlt, wie die Chromatin-Struktur in kranken Zellen beeinträchtigt ist.Vor kurzem haben wir die Hi-C Methode zur Untersuchung der dreidimensionalen Anordnung des Chromatins weiterentwickelt. Dies erlaubt uns, die Chromatin-Architektur in erkranktem Primärgewebe zu untersuchen, welches wir exemplarisch an der Studie eines diffusen großzelligen B-Zell-Lymphom (DLBCL) demonstrierten. Durch diese Experimente konnten wir vielartige interessante und wertvolle Beobachtungen machen, wie zum Beispiel: i) Die unvoreingenommene, genomweite Charakterisierung Patienten-spezifischer Unterschiede der Chromatin-Struktur; ii) Der Fund großer Regionen im Patientengenom, welche dem Verlust von Heterozygotie unterliegen; iii) Der unerwartete Trend in erkrankten Zellen, neue dreidimensionale Strukturen, wie zum Beispiel TADs, zu formen.In Ziel 1 werden wir die genomweite Chromatin-Struktur in einer kleinen Kohorte von DLBCL und akuter myelomischer Leukämie (AML) Patienten, sowie einer Gruppe gesunder Spender, welche als Kontrolle dienen, bestimmen. Diese Datensätze werden es uns erlauben, die Heterogenität der Chromatin-Konformation zwischen diesen Proben zu charakterisieren und wiederkehrende Veränderungen der der Organisation des Chromatins in erkrankten Zellen zu identifizieren.In Ziel 2 werden wir ein Software-Gerüst zur systematischen und statistischen Analyse der strukturellen Veränderungen des Chromatins zwischen allen Probengruppen entwickeln. Diese neuen Methoden werden es uns erlauben, eine unvoreingenommene Rangliste der wiederkehrenden Veränderungen zwischen kranken und gesunden Proben zu erstellen, sowie automatisch strukturelle Unterschiede zu identifizieren.In Ziel 3 werden wir funktionale Daten zur Untersuchung des Transkriptions-Status, der Zugänglichkeit des Chromatins, sowie der Bindung architektonischer Proteine, wie z.B. CTCF, in diesen Proben erheben. Dadurch werden wir in der Lage sein, die funktionale Bedeutung der strukturellen Veränderungen zu evaluieren und den molekularen Mechanismus zu identifizieren, der diese antreibt.Wird dieser integrative, multidisziplinäre Ansatz in einer tiefen Charakterisierung der Veränderungen der Chromatin-Organisation in diesen Erkrankungen und deren funktionalen Auswirkungen in Bezug auf Genexpression resultieren. Zusätzlich werden unsere Ergebnisse einen tiefen Einblick darin liefern, wie und wo Abweichungen in der Chromatin-Architektur in Erkrankungen auftreten. Diese Erkenntnisse haben daher einen unschätzbaren Wert um personalisierte therapeutische Eingriffe zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2202: 3-D-Genomarchitektur in Entwicklung und Krankheit
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Georg Lenz