Identifizierung und Charakterisierung von Regulatoren kompartmentalisierter ERK1/2-Aktivität im kolorektalen Karzinom

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Böttcher; Dr. Markus Morkel
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444691702

Das Projekt konzentriert sich auf die Untersuchung der subzellulären Verteilung von Aktivitäten der MAPK-Kinasen ERK1 und ERK2 (ERK1/2), die zelluläre Prozesse wie Proliferation, Motilität, Differenzierung und Überleben regulieren. In dem von der DFG geförderten Projekt „ERK as a proxy for colorectal cancer targeted therapy resistance“ haben wir ein neues ERK1/2-Reporter-Toolkit, genannt FIREX, entwickelt, das gleichzeitig die zytoplasmatischen und nukleären ERK1/2-Aktivitäten in Zellen erfassen kann. Dieses neue Reportersystem ermöglicht nun eine genauere Verfolgung der ERK1/2-Aktivität. Das hier beantragte Folgeprojekt zielt darauf ab, die Regulatoren der subzellulären Aktivität von ERK1/2 in Darmkrebszellen zu erforschen, insbesondere im Zusammenhang mit der Resistenz gegen zielgerichtete Therapien. Das beantragte Projekt hat zum Ziel, bereits identifizierte Mutationen, die zur subzellulären Reaktivierung von ERK1/2 in RAS-Inhibitor-resistenten CRC-Zellen führen, zu charakterisieren, sowie durch kinomweite CRISPR-Screens neue Regulatoren von ERK1/2 zu identifizieren. Wir planen, mit Hilfe von kombinatorischen CRISPR-Screens genetische Redundanzen zwischen den Regulatoren zu erforschen, um neue Interaktionen aufzudecken, die für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien wichtig sein könnten. Durch das Verständnis dieser Redundanzen will das Team die Wirksamkeit von kombinatorischen zielgerichteten Therapien verbessern, die auf kompensatorische Signalwege bei Darmkrebs abzielen. Auf die CRISPR-Screens folgt die funktionelle Charakterisierung der Treffer in CRC-Zelllinien, einschließlich der Bewertung von Signalnetzwerken mit Einzelzellauflösung. Dazu werden wir fortschrittliche Techniken wie CyTOF und Einzelzell-RNA-Sequenzierung einsetzen, um Signalnetzwerke zu untersuchen und das Potenzial spezifischer Kinasen oder Signalwege als prädiktive Marker für gezielte Therapien zu bewerten. Wir planen, relevante Signalnetzwerke durch CRISPR-vermittelte Knockouts zu perturbieren, gefolgt von einer Funktionsanalyse, um potenzielle Modulatoren der subzellulären ERK1/2-Lokalisierung zu identifizieren. Diese Arbeit soll Aufschluss über die Mechanismen geben, die der Therapieresistenz bei Darmkrebs zugrunde liegen, und mögliche therapeutische Ziele aufzeigen. Schließlich wird im Rahmen des Projekts die klinische Relevanz der kompartiment-spezifischen ERK1/2-Aktivität untersucht, indem öffentlich zugängliche Datenbanken nach Fehlregulation oder Mutationen in den Kandidatenregulatoren analysiert werden. Ziel ist es, Erkenntnisse zu gewinnen, die zur Entwicklung wirksamerer Behandlungen für Darmkrebs führen könnten, insbesondere für Patienten, die gegen bestehende zielgerichtete Therapien resistent sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen