Untersuchung der pleiotropen Effekte von Dickkopf-1 in der osteotropen Metastasierung („homing“) und Kolonisierung von Brustkrebszellen im Knochen

• Antragsteller: Dr. Andy Göbel; Dr. Tilmann Rachner
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401029903

Der Wnt-Inhibitor Dickkopf-1 (DKK-1) ist am besten für seine fördernde Wirkung auf osteolytische Knochenmetastasen bekannt, welche durch eine Hemmung der Osteoblastenfunktion vermittelt wird. Unsere eigenen Daten weisen zudem auf pleiotrope und zum Teil gegensätzliche Effekte von DKK-1 während der unterschiedlichen Schritte des ossären Metastasierungsprozesses von Brustkrebszellen hin. Während der Knock-out von DKK-1 in Tumorzellen einen hemmenden Effekt auf die Zellvitalität ausübt, werden Schlüsselprozesse der Metastasierung wie Migration und Kolonisation nicht beeinflusst oder sogar verstärkt. Im beantragten Projekt planen wir, diese Effekte im Detail zu untersuchen, die zugrundeliegenden Mechanismen zu erklären und das therapeutische und prognostische Potential von DKK-1 in den komplexen Prozessen der Knochenmetastasierung, beginnend von der Migration zum Knochen bis hin zur Etablierung manifester Knochenläsionen, zu validieren. Hierfür werden verschiedene in vitro Methoden angewendet, um spezifisch die Effekte eines DKK-1 Knock-outs bzw. einer DKK-1 Hemmung mittels neutralisierender Antikörper auf die Vitalität, Migration, Adhäsion, Invasion und Kolonisierung zu analysieren. Es bleibt zudem unklar, inwiefern die hohen DKK-1 Spiegel wie sie im Knochenmikromilieu vorkommen, diese Prozesse beeinflussen. Daher wird die Bedeutung von Osteoblasten sezerniertem DKK-1 spezifisch unter Nutzung von direkten und indirekten Co-Kulturen untersucht. Diese Experimente werden durch Mausmodelle ergänzt. Im Einzelnen werden wir den Einfluss von DKK-1 während der frühen Metastasierung („homing“) von Brustkrebszellen und der Etablierung manifester Knochenmetastasen in Brustkrebszellen mit mittels CRISPR/Cas9 ausgeschaltetem DKK-1 vergleichend analysieren. Erweiternd nutzen wir einen induzierbaren DKK-1 Knock-out in den Brustkrebszellen, der erst nach dem Auftreten nachweisbarer Knochenmetastasen aktiviert wird. Um Effekte, welche durch Osteoblasten sezerniertes DKK-1 vermittelt werden, abzugrenzen, werden auch Mäuse mit einem Osteoblasten-spezifischem DKK-1 Knock-out verwendet.Im letzten Schritt werden die DKK-1-Spiegel in 500 Serumproben von Brustkrebspatientinnen bestimmt. In dieser Kohorte sind neben umfangreichen klinischen Daten und einem langen Follow-up von 10 Jahren auch Daten über das Vorhandensein disseminierter Tumorzellen im Knochenmark bekannt. Der prognostische Wert von DKK-1 in Korrelation mit der Gegenwart von disseminierten Tumorzellen im Knochenmark und der Risikoabschätzung für das Auftreten von Knochenmetastasen, das Überleben und weiterer klinischer Parameter lässt sich hierdurch evaluieren. In Ergänzung werden einzelne disseminierte Tumorzellen, in Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern, mittels Next-Generation-Sequencing auf ihre DKK-1 Expression untersucht.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2084: µBONE: Kolonisierung und Interaktionen von Tumorzellen innerhalb des Knochenmilieus
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Martina Rauner