Mechanismen des metastatischen Auswachsens spontaner Knochenmetastasen des humanen Prostatakarzinoms in vivo

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Lange, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491128300

Im ersten µBONE-Förderzeitraum haben wir ein über den Stand der Technik hinausgehendes Mausmodell entwickelt, mit dem es erstmals möglich ist, die Kaskade der Knochenmetastasierung von humanen Prostatakarzinom- (PCa)-Zellen in vivo als Ganzes zu modellieren, angefangen beim Wachstum von Primärtumoren bis hin zur spontanen Bildung von disseminierten Tumorzellen sowie auswachsenden Knochenmetastasen. Dieses Modell wollen wir in der 2. Förderperiode nutzen, um die Mechanismen der PCa-Knochenmetastasierung weiter zu untersuchen. In unserem Modell haben die Xenograft-Primärtumore Einfluss auf den Knochenumbau und Veränderungen des Knochenumbaus (z.B. durch Kastration) beeinflussen wiederum die Bildung von Knochenmetastasen.Dickkopf-related Protein 1 (DKK1) ist ein Faktor, der sowohl den Knochenumbau reguliert als auch - gemäß früherer Arbeiten zu anderen Tumorentitäten - das Auswachsen von Metastasen steuert. In unseren Vorarbeiten verändert eine shRNA-vermittelte Reduktion von DKK1 die EMT/ MET-Genexpression in PCa-Zellen und beeinträchtigt deren Migrationsverhalten in vitro. Ein knockout der DKK1-Rezeptoren Krm1 und Krm2 führt zu einer hohen Knochenmasse in NSG-Mäusen und fördert das Wachstum von spontanen PCa-Knochenmetastasen in vivo. Xenograft-Sublinien von Primärtumoren, Lungenmetastasen und Knochenmetastasen zeigen eine divergente klonale Heterogenität und ein differentielles metastatisches Potential nach erneuter Xenotransplantation in unser Modell.Unsere Ziele für die zweite Förderperiode sind die weitere Erforschung und Translation unserer Erkenntnisse über die funktionelle Rolle der DKK1-(Co)-Rezeptor-Achse für das metastatische Auswachsen humaner PCa-Knochenmetastasen. Nach Abschluss der aktuellen Experimente zur Rolle der DKK1-Co-Rezeptoren Krm1 und Krm2 werden wir die Rolle des Hauptrezeptors Lrp5 für das Auswachsen von Knochenmetastasen analysieren und darüber hinaus DKK1 in den Tumorzellen selbst inhibieren. Hierfür soll ein humanisierter monoklonaler DKK1-Antikörper (hDKN-01) zum Einsatz kommen, der derzeit in einer klinischen Phase 1-2-Studie an PCa-Patienten getestet wird. Darüber hinaus werden wir unsere Erkenntnisse anhand eines neuartigen Patient-derived Xenograft (PDX)-Modells, das kürzlich in unserer Gruppe etabliert wurde, in Krm1/2-KO- und/oder Lrp5-mutierten Mäusen und/oder in durch Behandlung mit hDKN-01 validieren. Darüber hinaus werden wir die funktionellen und molekularen Unterschiede unserer Xenograft-Primärtumor-, Lungenmetastasen- und Knochenmetastasen-Sublinien detailliert analysieren. Schließlich werden wir unsere einzigartige Ressource von Xenograft-Primärtumoren und korrespondierenden spontanen Knochenmetastasen nutzen, indem wir Laser-Capture-Mikrodissektionen an Primärtumor- und Metastasenläsionen durchführen, gefolgt von differenziellen Proteomanalysen. Mit den beiden letztgenannten Ansätzen wollen wir neue funktionelle Treiber des metastatischen Auswachsens von PCa-Knochenmetastasen identifizieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2084: µBONE: Kolonisierung und Interaktionen von Tumorzellen innerhalb des Knochenmilieus
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartner: Dr. Arun Everest-Dass