Epigenomische und transkriptomische Charakterisierung des kutanen Plattenepithelkarzinoms (cSCC) in Xeroderma pigmentosum (XP)

• Antragsteller: Dr. Manuel Rodríguez Paredes
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499597103

Xeroderma pigmentosum (XP) ist eine seltene genetische Erkrankung, die typischerweise durch eine autosomal rezessiv vererbte Mutation in einem der Gene des NER-Systems (Nukleotid-Exzisionsreparatur) verursacht wird. Darüber hinaus weist eine kleine Gruppe von Patienten (die der Komplementationsgruppe V, XP-V) Mutationen im POLH-Gen auf, das für die DNA-Polymerase η kodiert, die für die fehlerfreie Transläsions-DNA-Synthese über DNA-Photoprodukte verantwortlich ist. Da diese Proteine für die Reparatur von UV-Licht verursachten DNA-Schäden verantwortlich sind, manifestieren sich die Auswirkungen dieser Krankheit insbesondere in Hautbereichen, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. XP-Patienten weisen häufig in sehr jungen Lebensjahren eine starke Lichtempfindlichkeit, Hyperpigmentierung und Anzeichen vorzeitigen Alterns in UV-exponierten Hautbereichen auf und haben ein stark erhöhtes Risiko verschiedene Formen von Hauttumoren zu entwickeln. DNA-Methylierung ist eine epigenetische Modifikation, die hauptsächlich in CpG-Dinukleotiden auftritt und die über Regulation der Chromatin-Kondensation und der Genexpression sowohl den Zellzustand als auch die Zellidentität bestimmt. Frühere Arbeiten zeigten, dass DNA-Methylierungsprofile in normalen (Non-XP) epidermalen Keratinozyten Photoaging-bedingten Veränderungen in Hautbereichen unterliegen, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Diese Veränderungen bleiben während der Entwicklung von weißem Hautkrebs (non-melanoma skin cancer, NMSC) erhalten, welcher ebenfalls hauptsächlich durch Sonnenlicht verursacht wird. Die Auswirkungen von UV-Strahlung auf das Methylom von NMSC-Tumoren aus XP-Patienten, die die Haupttodesursache bei Betroffenen mit dieser Erkrankung darstellen, sind unbekannt. In diesem Projekt werden wir Infinium MethylationEPIC BeadChip Microarrays, den Goldstandard für DNA-Methylierungsstudien, sowie RNA-Sequenzierung verwenden, um erstmals die Methylome und Transkriptome von sonnenexponierten und NMSC-Epidermisproben von XP-V-Patienten zu analysieren und zu integrieren. Verschiedene Vergleiche zwischen diesen Datensätzen und anderen Datensätzen, die von Non-XP-Individuen erstellt wurden, werden es uns ermöglichen, die durch die Krankheit hervorgerufene epigenomische Deregulierung zu untersuchen, unser Verständnis der durch UV-Strahlung verursachten Effekte der extrinsischen Alterung zu vertiefen und deren Einfluss der lichtbedingten Hautalterung auf die Entwicklung von NMSC zu erforschen. Hervorzuheben ist, dass unsere Analysen es uns auch ermöglichen, die Unterschiede im Transkriptom zwischen NMSC-Tumoren von Non-XP-Patienten und den besonders aggressiven NMSC-Tumoren von XP-Patienten zu ermitteln und zu charakterisieren. Unterschiedlich exprimierte Gene, die letztendlich zu einer erhöhten Proliferations- oder Invasionsrate von XP-Tumoren führen können, werden mittels CRISPR Inaktivierungs- und CRISPR Aktivierungs- basierten Screening der Kandidaten in einer cSCC-Modelzelllinie bestätigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen