Funktionen der KDM5C und KDM5D Tumor-Suppressor-Gene in klarzelligem Nierenzellkarzinom

• Antragsteller: Professor Dr. Ian Frew
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie ; Nephrologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424907043

Die epigenetische Kontrolle der Chromatinfunktion regelt Gen-Transkriptionsmuster, um die menschliche Gesundheit zu erhalten. Der Abbau dieser Kontrolle bei Krebs wird durch die Häufigkeit von Mutationen in Genen, die Chromatin regulieren, belegt. In diesem Projekt werden die funktionellen Folgen kombinierter Mutationen im VHL-Tumorsuppressorgen und den sexchromosomal Tumorsuppressorgenen KDM5C und KDM5D in klarzelligen Nierenzellkarzinom (ccRCC), der häufigsten Form von Nierenkrebs, untersucht. Genomische Analysen haben ergeben, dass ccRCC eine einzigartige genetische Zusammensetzung hat, wobei fast alle Tumore Mutationen in VHL aufweisen, sowie eine oder mehrere Mutationen in einer Reihe von Genen, die verschiedene epigenetische Prozesse regulieren, einschließlich des X-Chromosomgens KDM5C, das in etwa 20% der Fälle von metastasierendem ccRCC mutiert ist, und KDM5D, das häufig in männlichen ccRCC-Fällen aufgrund des somatischen Verlustes des Y-Chromosoms verloren geht. Das VHL-Protein reguliert indirekt die Methylierung des Histons H3-Lysin 27 über HIF-α-abhängige Mechanismen und die hochhomologen KDM5C/D-Proteine kodieren Histon H3-Lysin 4 di-/tri-methyl-Demethylasen. Es ist jedoch derzeit nicht geklärt, ob und wie kooperative Mutationen in diesen Tumorsuppressorgenen transkriptionelle Outputs oder zelluläre und organismische Phänotypen beeinflussen. Wir werden einen reduzierenden experimentellen Ansatz verfolgen, um die Komplexität von ccRCC-Tumoren zu vereinfachen. Dazu werden wir mehrerer neuer Mausmodelle zur Deletion von Kdm5c und/oder Kdm5d in Nierenepithelzellen allein oder zusammen mit Vhl generieren. Wir werden die Auswirkungen auf die Homöostase und Tumorbildung der Nierenepithelzellen analysieren. Um diese mausbasierten Experimente zu ergänzen, werden wir die CRISPR-Cas9-Mutagenese verwenden, um KDM5C-Mutation in weiblichen humanen ccRCC-Zelllinien und KDM5C/KDM5D-Einzel- und Doppelmutationen in männlichen ccRCC-Zelllinien einzuführen. Die Verfügbarkeit von Primärzellen und Tumorzelllinien aus unseren verschiedenen Mauslinien sowie von konstruierten ccRCC-Zellen wird relevantes Material für die Analyse der Auswirkungen dieser genetischen Veränderungen auf krebsrelevante Zellphänotypen, Histonmodifikationen sowie auf Transkriptions- und Mutationsprofile mittels Zellkultur- und Xenograft-Assays, detaillierte molekulare Analysen mit RNA-Seq, ChIP-Seq und Exome-Seq. Mit Hilfe von öffentlich zugänglichen Genexpressions- und Mutationsdatenbanken aus humanen ccRCCs und archivierten ccRCC-Geweberessourcen wollen wir die Ergebnisse aus unseren Experimentalsystemen mit humanen ccRCC-Tumoren korrelieren. Diese Studien sollen die Grundlage für ein besseres Verständnis der Pathogenese einer molekularen Subgruppe von ccRCC bilden und Zell- und Mausmodelle liefern, die für die Identifizierung und Testung genotypspezifischer Therapien in zukünftigen Studien sehr nützlich sein werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen