Funktionelle Rolle von Genen und Signalwegen in Histon H3 mutierten Gliomen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Martin Hasselblatt; Professorin Dr. Astrid Jeibmann
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417182005

Histone sind evolutionär hoch konserviert und epigenetische Histon-Modifikationen spielen eine Schlüsselrolle bei der Differenzierung eukaryotischer Zellen sowie bei der Hirnentwicklung. Bei Hirntumoren wurden Histon H3 Mutationen (K27M, G34R und G34V) als "driver mutations" einer Subgruppe von malignen Gliomen beschrieben, welche ein aggressives biologisches Verhalten aufweist und schlecht auf die Behandlung anspricht. Zwar konnte gezeigt werden, dass Histon H3 Mutationen zu einer transkriptionellen Dysregulation führen, bisher ist jedoch wenig über dabei funktionell relevante Gene und Signalwege bekannt. Im Rahmen des beantragten DFG-Projekts werden wir Gene und Signalwege identifizieren, welche für die Biologie Histon H3-mutierter Gliome funktionelle und klinische Bedeutung haben. Im Einzelnen wollen wir (1) besser verstehen, welche Auswirkungen eine Überexpression von mutiertem Histon H3 auf die Entwicklung des zentralen Nervensystems hat, (2) feststellen, welche Gene und Signalwege an den Effekten von Histon H3-Mutationen beteiligt sind und (3) klären, welche funktionelle Rolle und klinische Relevanz diese Gene und Signalwege bei Histon H3-mutierten Tumoren spielen. Hierzu haben wir ein Fliegenmodell etabliert, in dem wir die Auswirkungen einer ubiquitären oder zelltypspezifischen Überexpression von mutiertem Histon H3 auf die Letalität und auf die Entwicklung des zentralen Nervensystems studieren können. In diesem Modell werden wir in einem dualen Ansatz Modifier Screens mit Hilfe des Gal4-UAS Systems durchführen. Zum einen werden wir 1099 verschiedene Fliegenlinien einkreuzen, welche siRNA-Konstrukte von im zentralen Nervensystem der Fliege exprimierten Genes tragen, und den Effekt eines ubiquitären und zelltyp-spezifischen Knockdown auf den durch Überexpression von mutiertem Histon H3.3 verursachten Phänotyp charakterisieren (Ansatz ohne Bias). Parallel verfolgen wir einen gerichteten Ansatz, in dem wir die funktionelle Rolle von Fliegenorthologen humaner Gene, welche in K27M-mutierten Gliomen überexprimiert sind, in diesem Modell untersuchen. Die Ergebnisse werden mittels pharmakologischer Inhibition identifizierter Signalwege weiter validiert. Expression, funktionelle Rolle (Histon-Trimethylierung, Proliferation und Migration) sowie klinische Relevanz der identifizierten Gene und Signalwege werden in humanen Histon H3-mutierten Tumorzelllinien und in einer Serie klinisch sorgfältig charakterisierter Histon H3-mutierter Tumorproben untersucht. Die Ergebnisse des Projekts werden zu einem besseren Verständnis an der Biologie Histon H3-mutierter Gliome beteiligter Gene und Signalwege beitragen. Langfristiges Ziel ist es, so die Voraussetzungen für eine bessere Behandlung von Patienten mit Histon H3-mutierten Gliomen zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen