Bestimmung der Mechanismen unterschiedlichen Chemotherpieansprechens in humanen Pankreaskarzinom Organoiden

• Antragsteller: Dr. Dennis Plenker
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422212811

Das Pankreaskarzinom ist die viert häufigste krebsbedingte Todesursache mit ca. 45.000 Todesfällen in den USA für 2018. Bis 2030 wird prognostiziert, dass das Pankreaskarzinom die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache wird. Die Mortalität und 5-Jahresüberlebensrate blieben In den letzten Jahrzehnten unverändert (~8%). Im Labor von Dr. David Tuveson am Cold Spring Harbor Laboratory haben wir eine Biobank sowie eine Pipeline zur Generierung von Patienten-derivierten Pankreaskarzinom Organoiden etabliert. Wir konnten zeigen, dass Organoide die genetischen Merkmale der jeweiligen Patienten sowie das Therapieansprechen widerspiegeln und konnten prädiktive Chemotherapie-Signaturen ableiten. Zudem konnten wir mit unseren Gensignaturen für Gemcitabin und Oxaliplatin erfolgreich Sensitivität in der COMPASS Studie bestimmen. Die größten klinischen Probleme sind auf der einen Seite das Fehlen von prädiktiven Biomarkern und auf der anderen Seite ein Therapieansprechen im Pankreaskarzinom vorherzusagen.Im klinischen Alltag findet man drei Patientengruppen, wie auch in unseren Pankreaskarzinom Organoiden: 1.) sogennante „common-responders“, die auf alle Standard Chemotherapien ansprechen, 2.) „chemo-refractory“, die auf keine Chemotherapie ansprechen und nur deren Nebenwirkungen ausgesetzt sind und 3.) Patienten, die nur auf bestimmte Chemotherapeutika ansprechen. Bis jetzt sind nur wenige molekulare Mechanismen beschrieben, die Sensitivität oder Resistenz von einigen Chemotherapien erklären können. Durch Pharmakokinetik (PK) kann das Ansprechen z.B. auf Gemcitabin oder 5-Fluorouracil teilweise durch den aktiven Import (z.B. durch Equilibrative nucleoside transporter 1 (ENT1) und ATP-binding cassette transporters) oder den aktiven Export (z.B. multidrug resistance-associated protein Transporter) erklärt werden. Weitere Limitierungen können die unzureichende Aktivierung der Chemotherapeutika (Gemcitabin: deoxycytidine kinase (dCK)) oder eine schnellere Inaktivierung (Gemcitabin: cytidine deaminase (CDA)) sein. In Aim 1 werde ich in Organoiden untersuchen, ob die Resistenz durch PK anhand der Menge aktiver Chemotherapie-Metabolite erklärt werden kann. In Aim 2 werde ich die in Aim 1 verwendeten Organoide in einem Kandidaten ORF Screen benutzen. Ich werde die Organoide mit den Kandidatengenen transduzieren welche ich stringentere bioinformatischen Analysen erhalten habe. In Aim3 werde ich untersuchen ob KRAS Amplifikation für Resistenz ausreichend sein kann. Ich werde die KRAS Level in KRAS-amplifizierten und nicht-amplifizierten Organoiden modifizieren und auf Resistenz und Sensitivität untersuchen. Hierbei werde ich auch eine longitudinale Organoidserie untersuchen, die wir über einen Zeitraum von 2.5 Jahren von verschiedenen Biopsien desselben Patienten etabliert haben und die unterschiedlich auf Chemotherapien ansprechen. Der einzige offensichtliche Unterschied zum sensitiven Organoid ist lediglich eine KRAS Amplifikation von 2 Kopien.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor David A. Tuveson, Ph.D.