Die Rolle von TRIM28 und BCOR-ITD bei der Nierenentwicklung und der Entstehung von pädiatrischen Nierentumoren

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Matthias Becker; Professor Dr. Manfred Gessler
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518057412

Embryonale Tumore wie der Wilms-Tumor entstehen vermutlich durch eine fehlgeschlagene oder fehlgeleitete Differenzierung und Organentwicklung. Epigenetische Regulatoren, die viele Entwicklungsprozesse steuern sind in pädiatrischen Nierentumoren oftmals mutiert. So konnten wir in epithelialen Wilms-Tumoren und in Klarzell-Sarkomen der Niere (CCSK) den Verlust von TRIM28 bzw. interne Tandemduplikationen von BCOR (BCOR-ITD) zeigen. Beide Gene kodieren Proteine, die große Repressorkomplexe organisieren, die an der Histonmodifikation und dem Gene Silencing beteiligt sind. Dennoch sind ihre Wirkweise und kritischen Ziele für die Tumorentstehung noch unbekannt. Wir wollen die molekularen Mechanismen entschlüsseln, wie Mutationen in epigenetischen Regulatoren die normale Nierenentwicklung stören und zu embryonalen Tumoren führen. Dazu setzen wir murinen embryonalen Stammzellen mit cre-induzierbare Mutationsallelen ein, um die Auswirkungen (1) auf die Stammzellfunktion, (2) die in vitro Nierenentwicklung aus mES-Zellen und (3) in konditionalen Mausmutanten zu charakterisieren. Vorläufige Daten zeigen, dass der Trim28-Verlust zu schweren Nierenentwicklungsdefekten führt, was die funktionelle Bedeutung unterstreicht. Die perinatale Letalität schließt jedoch eine Tumorbildung aus. Daher planen wir die Verwendung zelltypspezifischer induzierbarer Cre-Linien, die eine steuerbare Aktivierung in der sich entwickelnden Niere ermöglichen. Wir planen, die Morphologie und Funktion der mutierten Zellen und Organe auf mehreren Ebenen zu untersuchen: Proliferation und Zeitverlauf der Differenzierung anhand Immunhistochemie und mRNA-in-situ-Hybridisierung werden Aufschluss über Zellfunktion und die Einhaltung von Differenzierungsprogrammen geben. Die molekulare Funktion von Trim28(-Verlust) und Bcor-ITD werden wir mit RNA-seq Analysen von Kontrollen vs. Mutanten untersuchen. Globale epigenetische Veränderungen werden durch ChIP-seq sichtbar gemacht, um TRIM28- oder BCOR-ITD-Bindungsmuster und die entsprechenden Histonmodifikationen zu definieren, die Unterschieden in der Genaktivität zugrunde liegen. Diese können ggfs. um Einzelzell-mRNA-seq und Methylierungsprofile erweitert werden. Wir planen auch, den TRIM28-Verlust in geeigneten Organoid-Kulturen durch Gentransfer zu korrigieren, um die Abhängigkeit und mögliche Reversion des Tumorphänotyps zu studieren. Die zellulären und Mausmodelle sollen anhand der molekularen und funktionellen Daten mit menschlichen Tumoren und Zellkulturen verglichen und validiert werden. Unsere Analysen der Entwicklungsdefekte in Trim28-KO- und Bcor-ITD-Modellen werden helfen, die physiologischen Funktionen der Gene in der normalen Nierenentwicklung zu verstehen und Abweichungen, die zur Tumorbildung führen, zu identifizieren. Diese Modelle sollen zeigen, wie epigenetische Veränderungen generell zu pädiatrische Nierentumoren führen und die Konzepte der Zelltypspezifität und künftiger Targeting-Optionen verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen