TP B.2 - MelBrainSys

In vitro Validierung essentieller Kandidaten und übergeordneter Signalwege verantwortlich für die Entstehung und Resistenzentwicklung von Melanom-Hirnmetastasen

Wachstum von Melanomhirnmetastasen (lila Zellen) entlang von Blutgefäßen (pinke Zellen).

Ziel des Verbundprojekts MelBrainSys ist ein besseres Verständnis der Mechanismen, die das Wachstum und Überleben von Melanom-Metastasen im Gehirn fördern. Das Verbundprojekt fokussiert sich dabei auf die Untersuchung von epigenetischen Veränderungen in den Hirnmetastasen, die bei Melanommetastasen in anderen Organen nicht vorhanden sind. Es wird dabei ein bereits vorhandener Datensatz verwendet, der aus Untersuchungen verschiedener Hirn- und Organmetastasepaare derselben Patienten gewonnen wurde. Im Teilprojekt B.1 sollen Kandidatengene/Biomarker aus diesem Datensatz identifiziert werden, die sich zwischen den Hirn- und Organmetastasen unterscheiden. Aufgabe dieses Teilprojektes ist es, die identifizierten Kandidaten mittels präklinischer Analysen näher zu untersuchen. Wir möchten dabei besondere Aufmerksamkeit denjenigen Kandidaten schenken, die an Signalwegen beteiligt sind, welche für die Entwicklung verschiedener Krebsarten wichtig sind, wie die MAPK und PI3K/AKT Wachstums- und Überlebenssignalwege. So konnte bereits durch andere und unsere eigene Gruppe gezeigt werden, dass der PI3K/AKT-Überlebensweg in den Hirn- aber nicht Organmetastasen hochreguliert ist. Es werden zunächst Melanomzelllinien, die aus Patiententumoren gewonnen wurden, mittels kommerziell erhältlicher Wirkstoffe oder CRISPR/Cas9 Technologien manipuliert, um die Expression der Kandidatenproteine zu verändern. Die veränderten Zelllinien werden dem eigenen und anderen Teilprojekten des Verbunds (B.3-B.4) zur Verfügung gestellt. In diesem Teilprojekt wird die Rolle der Kandidatenproteine bei zellulären Prozessen wie Zelltod, Tumorwachstum, Migration und Invasion untersucht. Die Studien verwenden dabei 2D- und 3D-Kulturen der veränderten Melanomzellen, welche alleine oder als Co-Kultur mit normalen Gehirnzellen (zum Beispiel Astrozyten) gezüchtet werden, um die Mikroumgebung des Gehirns nachzuahmen. Die Daten aus allen Teilprojekten (B.2-4) fließen in ein ausgefeiltes Rechenmodell ein (B.1), welches die vielversprechendsten therapeutischen Angriffspunkte für Melanom-Hirnmetastasen vorhersagen kann. In diesem Teilprojekt wird auch ein Gewebe-Array aus weiteren Melanommetastase-Paaren und individuellen Hirnmetastasen erstellt, um die Kandidaten und Behandlungsstrategien aus dem Rechenmodell final zu überprüfen. Dieser interdisziplinäre Ansatz soll damit neue mögliche Behandlungsstrategien für Melanom-Hirnmetastasen identifizieren, die in klinischen Studien untersucht werden können.