Untersuchungen zur Rolle von neuronalen Rezeptoren und den extrazellulären Matrix Proteinen SPARC und Tenascin-C in der hämatopoietischen Stammzellnische im Knochenmark

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Nowak; Professor Dr. Andreas Trumpp, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232863826

Myelodysplastische Syndrome (MDS) sind maligne klonale Knochenmarkerkrankungen mit insuffizienter Blutbildung und dysplastischen Knochenmarkveränderungen. Bis zu 50% der MDS können in akute myeloische Leukämien (AML) übergehen. MDS sind jedoch nicht nur Erkrankungen des blutbildenden Systems, sondern auch die Knochenmarkmikroumgebung (Nische) beeinflusst die Pathogenese dieser myeloischer Neoplasien. Darauf basierend haben wir in gemeinsamen Vorarbeiten ein robustes MDS Xenograftmodell in immundefizienten NSG Mäusen entwickelt, das auf einer Kotransplantation von hämatopoetischen Stammzellen (HSC) und mesenchymalen Knochenmarkstromazellen (MSC) beruht. In diesen Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass die erkrankten hämatopoetischen Zellen instruktiv auf das Knochenmarkstroma einwirken um bessereWachstumsbedingungen für sich selbst zu induzieren. Einer der dabei am stärksten in den MD MSCs überexprimierten Faktoren war das extrazelluläre Matrixprotein secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC). In zahlreichen soliden Tumoren hat sich SPARC bereits als zentrales Signalprotein der Interaktion zwischen Tumorzellen und ihrem umgebendem Stromagewebe erwiesen. Im hämatologischen System konnten wir zeigen, dass eine Abwesenheit von SPARC im Knochenmarkstroma protektiv auf hämatopoetische Stammzellen unter Chemotherapie wirkt. Um zu testen, ob SPARC assoziierte Signalwege in der Knochenmarknische möglicherweise einen Angriffspunkt für neue therapeutische Strategien darstellen, beabsichtigen wir in dem aktuellen Forschungsvorhaben unser einzigartiges MDS Xenograftmodell zu nutzen, um die molekularen Mechanismen von SPARC in myeloischen Neoplasien zu untersuchen. Dafür haben wir bisherige murine SPARC Knockout Modelle mit immundefizienten NSG Mäusen gekreuzt, um NSG SPARC Knockout Mäuse zu etablieren. In vergleichenden Experimenten werden wir primäre gesunde und MDS Knochenmarkproben in dieses neue Modell xenotranplantieren um die biologischen Effekte der An- bzw. Abwesenheit von SPARC in der Knochemarknische zu untersuchen. Als Messparameter werden wir neben den Engraftmentraten auch die klonale Zusammensetzung der MDS Xenotransplantate mittels quantitativer Mutationslastbestimmung und Immunphänotypisierung analysieren. Um die durch MDS Zellen induzierten bi-direktionalen Wechselwirkungen mit dem Knochenmarkstroma zu untersuchen, werden wir globale Transkriptomuntersuchungen mittels RNA Sequenzierung an durchflusszytrometrisch sortierten Stromazellsubfraktionen aus den transplantierten Mäusen durchführen. Darüber hinaus werden wir unser Modell als präklinische Plattform verwenden, um zu testen ob sich die MDS Biologie und Pathogenese durch eine exogene Zufuhr oder Inhibition von SPARC positiv beeinflussen lässt. In diesem Zusammenhang werden wir auch bereits zugelassene pharmakologische Substanzen, für die bereits eine Wechselwirkung mit SPARC bekannt ist, wie z.B. Bortezomib und nab-Paclitaxel in unserem MDS Nischenmodell testen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2033: Die hämatopoetischen Nischen