Induktion der p16Ink4a-abhängigen Seneszenz durch exogene Signale

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Röcken
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Dermatologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267467939

Ursprünglich fanden wir, dass die simultane Aktivierung der Interferon (IFN) und Tumornekrose Faktor (TNF) Signalwege einen stabilen Zellzyklusarrest in zahlreichen Tumorlinien induziert (Cytokine induced senescence; CIS). Die CIS benötigt den Cdk4/6 Inhibitor p16INK4a und zeigt alle Charakteristika der zellulären Seneszenz. Da TNF systemisch zu toxisch ist, suchen wir nach Molekülen des TNF Signalweges, die anstelle von TNF selbst therapeutisch genutzt werden können. Die Aktivierung oder Hemmung derartiger Moleküle in Gegenwart von IFN sollte es erlauben wirksame Tumortherapien zu etablieren. Die bisher identifizierten Moleküle werden in diesem Antrag in drei verwandten Projekten genau analysiert: (I) Wir identifizierten JunB als Schlüsselmolekül, dessen Aktivierung in Kombination mit IFN Seneszenz und synthetische Lethalität induziert. Für genaue Analyse konstruierten entweder JunB-defiziente oder JunB-überexprimierende Tumorzellen. In JunB-überexprimierenden Zellen kann IFN schon alleine Seneszenz induzieren. So kann die JunB Überexpression das TNF ersetzen, das für die CIS benötigt wird. Dies ermöglicht therapeutisch einsetzbare kleine Moleküle zu analysieren, die mit JunB interagieren. Besonders wichtig sind die Daten, da sie suggerieren, dass JunB ein regulierbares Molekül ist, das je nach Expressionsstärke bestimmt, ob ein IFN Signal zum Überleben, zur CIS oder zur Apoptose von Tumorzellen führt. (II) Bei der Suche nach pharmakologischen Zielmolekülen, die in seneszenten Tumorzellen Senolyse induzieren, fanden wir die Kombination aus IFN und HDAC Inhibitoren als Kandidaten. Der zugrunde liegende Signalweg scheint über die DNA-Methyltransferase 1 (DNMT1) zu laufen. Daher wird genau die Rolle von DNMT1 in der CIS und Senolyse analysiert. Wir werden knock-out Zellen (DNMT10/0) und insbesondere Tumorzellen mit konstitutiver DNMT1-Expression (DNMT1CONST) etablieren. Intraperitoneale Applikation von (DNMT10/0) oder von (DNMT1CONST) Tumorzellen, gefolgt von einer Therapie mit IFN und HDAC Inhibitoren wird Klarheit schaffen, ob DNMT1 ein Schlüsselmessenger ist, der die durch IFN und HDAC Inhibitoren vermittelte Krebsimmunkontrolle steuert. (III) Die dritte Frage betrifft die natürlichen Clearance-Mechanismen seneszenter Krebszellen und die biologische Bedeutung dieser Krebszell-Clearance. Wir identifizierten TRAIL und iNOS als natürliche Signale die Senolyse in vitro induzieren; weiter fanden wir, dass dendritische Zellen seneszente Krebszellen nur nach Senolyse phagozytieren können. Derzeit untersuchen wir die Rolle von TRAIL und iNOS für die In-vivo-Senolyse und die Notwendigkeit der Senolyse für die In-vivo-Clearance seneszenter Krebszellen.Die Ergebnisse identifizieren Moleküle die in Kombination mit CIS oder gezielten Therapien gegen ‚cancer drivers’ für die Krebskontrolle verwendet werden können, wenn die Onkogen-induzierte Seneszenz versagt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2314: Targeting therapeutic windows in essential cellular processes for tumor therapy
• Mitverantwortliche: Dr. Maximilian Gassenmaier; Privatdozent Dr. Manfred Kneilling