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TP3 - SASKit

Seneszenzassoziierte Biomarker und Signalwege in Blut, Zellen und Gewebe von PDAC Modellen.

Dieses Teilprojekt widmet sich der Analyse von Mechanismen und Folgen der Seneszenz im Zusammenhang mit PDAC und Fibrose. Dazu wurde ein Tiermodell für beschleunigte Alterung, die UCP2-/- Maus, verwendet, um das Fortschreiten von orthotopisch transplantierten Tumoren zu untersuchen, und die Daten wurden mit Wildtyp (WT)-Mäusen mit demselben genetischen Hintergrund und auch mit schein-transplantierten Mäusen verglichen. Diese Experimente beruhen auf der Hypothese, dass die zelluläre Seneszenz eine zweischneidige und kontextabhängige Rolle bei der Progression von PDAC spielt. Während die Induktion der Krebszellseneszenz die Tumorprogression einschränken kann, hat die Seneszenz des Immunsystems und des Wirtsgewebes wahrscheinlich den gegenteiligen Effekt. Darüber hinaus kann die Seneszenz der Sternzellen der Bauchspeicheldrüse (PSC), der Hauptquelle für extrazelluläre Matrixproteine, die PDAC-typische desmoplastische Reaktion modulieren.
UCP2 kodiert für einen mitochondrialen Anionentransporter und separiert die oxidative Phosphorylierung von der ATP-Synthese. Die Deletion von UCP2 führt zu einem erhöhten Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Durch die Verwendung von UCP2-/- Mäusen nutzten wir daher ein etabliertes Modell für erhöhte ROS und beschleunigte Alterung, um die Auswirkungen der zellulären Seneszenz in Nicht-Krebszellen, z. B. Immunzellen und PSC, selektiv zu untersuchen (die Tumorzellen selbst sind UCP2+/+). Die Tumorprogression wurde mit verschiedenen Ansätzen gemessen, und Blut- und Gewebeproben wurden histologischen und molekularen Endpunktstudien unterzogen, um Marker der Seneszenz in den verschiedenen Zelltypen zu bewerten und zu quantifizieren, Daten zur Proteinexpression zu liefern und Messungen der Genexpression zu ermöglichen. Diese in-vivo-Studien wurden durch Co-Kultur-Experimente mit murinen PDAC-Zelllinien und PSC aus WT- und UCP2-/-Mäusen ergänzt.
Insbesondere haben wir den seneszenzassoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP) sowohl auf der PDAC-Zell- als auch auf der PSC-Seite untersucht, abhängig von der Herkunft und der Kombination der Zellen. Daher wurden Zellkulturüberstände sowie Proteine/RNA aus PDAC-Zellen und PSC weiterführenden Studien unterzogen, ergänzt durch ELISA-Tests zur Messung sekretierter Proteine, Quantifizierung der ROS-Werte und biologische Assays zur Überwachung der Zellfunktionen. Auf der Grundlage der Zwischenergebnisse dieses Teilprojekts und des gesamten Konsortiums wurde eine kleine Anzahl von molekularen Targets für eingehende mechanistische Studien ausgewählt. Zu diesen Zielmolekülen gehören wichtige Regulatoren der Seneszenz, die auch für das Projekt als Ganzes von großer Bedeutung sind, wie PAI-1, CDK5 und p16/p21.
Einige wichtige Ergebnisse des Teilprojekts wurden kürzlich veröffentlicht (Revskij et al. 2022) und lassen sich wie folgt zusammenfassen: Messungen der Tumorgewichte und die Quantifizierung der proliferierenden Zellen zeigten einen signifikanten Wachstumsvorteil von Panc02- und 6606PDA-Zellen in WT-Mäusen im Vergleich zu UCP2-/- Mäusen. In den Tumoren des Knockout-Stammes wurden trotz ähnlicher Anzahl von tumorinfiltrierenden T-Zellen höhere Spiegel von Interferon-γ-mRNA beobachtet. 6606PDA-Zellen lösten in Ucp2-Knockout-Mäusen eine stärkere stromale Reaktion aus als in WT-Tieren. Dementsprechend proliferierten PSC aus UCP2-/- Mäusen stärker als Zellen des WT-Stamms, wenn sie mit konditioniertem Medium aus PDAC-Zellen inkubiert wurden. Insgesamt deuten unsere Daten darauf hin, dass UCP2 die PDAC-Mikroumgebung in einer Weise moduliert, die das Fortschreiten des Tumors begünstigt, und dass eine veränderte stromale Reaktion einer der zugrunde liegenden Mechanismen ist. Die Auswertung der verschiedenen molekularen Befunde ist noch nicht abgeschlossen.