Einzelzell-RNA-Seq-Analyse der frühen Melanomentstehung und Behandlungsresistenz

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Kunz; Dr. Henry Löffler-Wirth, seit 4/2020
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433058153

Um die frühen molekularen Mechanismen der Melanomentstehung zu identifizieren und weiter zu charakterisieren, werden wir Einzelzellsequenzierungen mithilfe der 10x Genomics® Einzelzelltechnologie durchführen, die die parallele Analyse von tausenden von Einzelzellen auf der Ebene des Transkriptoms und der Epigenoms erlaubt. Wir werden uns dabei auf Melanome fokussieren, die auf vorbestehenden melanozytären Nävi entstanden sind, was die einzigartige Möglichkeit bietet, die verschiedenen Stadien der Melanomentwicklung zu erfassen.Die Transkriptomeffekte und epigenomischen Effekte bei der Nävus-zu-Melanom-Entwicklung werden auf fünf verschiedene Arten untersucht. Zuerst werden wir eine klassische Transkriptom-Einzelzell-Analyse (scRNA-seq) und eine scATAC-seq-Analyse durchführen. Bei der scATAC-seq-Analyse nutzt man das Tn5 Transposome, um Nucleosomen-freie (transkribierte) Regionen im Genom zu identifizieren. Zweitens werden wir die Connectivity Map und LINCS Datenbanken benutzen, um weitere vorgeschaltete genetische Veränderungen und Signalwege aus den Transkriptomdaten herzuleiten. Wir werden darüber hinaus die Road Map Epigenomics Datenbank benutzen, um epigenetische Veränderungen zu identifizieren, die nicht durch scATAC-seq identifiziert werden können. Im dritten Schritt werden wir die pseudotime Dynamik der Melanomentwicklung analysieren. Dies geschieht mithilfe eines kürzlich entwickelten bioinformatisches Programms, das für die Analyse von Entwicklungsverläufen auf Einzelzellebene entwickelt wurde und dabei hilft, die molekularen Mechanismen von kontinuierlichen Entwicklungen und von Verzweigungen bei der zu Entstehung von malignen Zellen zu identifizieren. Letztlich werden wir die Bedeutung unserer Ergebnisse für Melanome im späten Melanomstadium überprüfen, anhand gut annotierter Transkriptomdaten des Cancer Genome Atlas (TCGA) zum Ansprechen und der Resistenz gegenüber modernen Therapien beim metastatischen Melanom. Letztlich werden wir Experimente zur zielgerichteten Behandlung durchführen, die die neu identifizierten molekularen Mechanismen nutzen.Zusammengenommen streben wir ein tieferes Verständnis mit möglichen therapeutischen Konsequenzen der Transkriptom-, Genom- und Epigenomveränderungen in der Frühphase der Melanomentstehung an. Dies geschieht durch die Nutzung der aktuellen Möglichkeiten der Einzelzell-Transkriptom-Technologie in Kombination mit State-of-the-Art bioinformatischen Methoden und Datenbankanalysen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Lydia Hopp, bis 4/2020