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Maligne periphere Nervenscheidentumoren (MPNSTs) sind hochaggressive Spindelzellneoplasien, die in Verbindung mit dem Tumor-Suszeptibilitätssyndrom Neurofibromatose Typ 1 (NF1) sporadisch in der Allgemeinbevölkerung und an Stellen früherer Strahlentherapie auftreten 1,2,3. NF1-Patienten werden mit einer Wildtyp-Kopie des NF1-Tumorsuppressorgens und einem zweiten NF1-Allel mit einer Loss-of-Function-Mutation geboren. Dieser Zustand der Haploinsuffizienz macht NF1-Patienten anfällig für eine zweite Loss-of-Function-Mutation in ihrem Wildtyp-NF1-Gen, die die Tumorgenese auslöst. Wenn diese "Second Hit"-NF1-Mutation in einer Zelle der Schwann-Zelllinie auftritt, ist der resultierende Tumor entweder ein dermales Neurofibrom, das in der Haut entsteht, oder ein plexiformes Neurofibrom, das sich in großen Nerven oder Nervengeflechten entwickelt. Obwohl die Pathologie dermaler und plexiformer Neurofibrome identisch ist, ist ihr biologisches Verhalten sehr unterschiedlich - obwohl sowohl dermale als auch plexiforme Neurofibrome gutartig sind, können nur plexiforme Neurofibrome eine Transformation durchlaufen und MPNSTs hervorrufen. Neben dem Verlust von Neurofibromin, dem Ras-GTPase-aktivierenden Protein, das vom NF1-Gen kodiert wird, tragen MPNSTs Mutationen mehrerer anderer Tumorsuppressorgene, darunter TP53 4,5,6,7, CDKN2A 8,9 und PTEN 10, Mutationen von Genen, die für Komponenten des Polycomb-Repressionskomplexes 2 11,12 (PRC2; die SUZ12- und EED-Gene) und aberrante Expression von Rezeptor-Tyrosinkinasen 1,2. Mutationen von NF1 und den anderen oben genannten Genen sind auch in sporadischen und strahleninduzierten MPNSTs vorhanden11,12.
Obwohl diese Fortschritte in unserem Verständnis der genomischen Anomalien in MPNSTs von unschätzbarem Wert für das Verständnis ihrer Pathogenese waren, haben sie noch nicht zur Entwicklung wirksamer neuer Therapien für MPNSTs geführt. Ein großes Hindernis für die Entwicklung neuer Therapien ist die Tatsache, dass MPNSTs seltene Krebsarten sind. Aus diesem Grund ist es schwierig, die große Anzahl von Patientenproben zu erhalten, die für globale Analysen zur Definition wichtiger Treibermutationen erforderlich sind, wie sie vom Cancer Genome Atlas (TCGA) durchgeführt werden. Unserer Erfahrung nach kann es Jahre dauern, selbst eine bescheidene Anzahl menschlicher MPNST-Exemplare zu sammeln. Um solche Einschränkungen zu überwinden, haben sich viele Forscher, die andere seltene Krebsarten untersuchen, der Verwendung der vergleichenden Onkogenomik zwischen verschiedenen Spezies zugewandt, um wesentliche Treibergenmutationen zu identifizieren, die wesentlichen zytoplasmatischen Signalwege in ihrem interessierenden Tumor zu definieren und neue therapeutische Ziele zu identifizieren. Da die Signalwege, die für die Tumorentstehung essentiell sind, zwischen Menschen und anderen Wirbeltierarten hochkonserviert sind, kann die Anwendung funktioneller Genomik-Ansätze wie shRNA-Screenings auf Genomebene ein wirksames Mittel sein, um diese neuen Treibermutationen, Signalwege und therapeutischen Ziele zu identifizieren 13,14,15,16,17,18,19 , insbesondere bei der Untersuchung seltener menschlicher Tumorarten, die in begrenzter Anzahl verfügbar sind20.
In den hier vorgestellten Methoden beschreiben wir diesen Ansatz zur Durchführung von genomischen Profilen in humanen MPNST-Zelllinien und frühen MPNST-Kulturen, die von P 0-GGFβ3-Mäusen stammen, einem gentechnisch veränderten Mausmodell (GEM), in dem die Schwann-Zell-spezifische Überexpression des Wachstumsfaktors Neuregulin-1 (NRG1) die Pathogenese plexiformer Neurofibrome und deren anschließende Progression zu MPNSTs fördert21, 22,23. Der erste Schritt in diesem Ansatz besteht darin, Kandidatentreibergene in P 0-GGFβ3-MPNSTs, humanen MPNST-Zelllinien und chirurgisch resezierten humanen MPNSTs zu identifizieren. Um die Signalwege, die von diesen Mutationen betroffen sind, funktionell zu validieren, verwenden wir dann shRNA-Screenings auf Genomebene, um die Gene zu identifizieren, die für die Proliferation und das Überleben in menschlichen und Maus-MPNST-Zelllinien erforderlich sind. Nachdem wir die Gene identifiziert haben, die für die Proliferation und das Überleben erforderlich sind, identifizieren wir die medikamentösen Genprodukte innerhalb der Sammlung von "Treffern" mit Hilfe der Drug Gene Interaction Database. Wir vergleichen auch die "Treffer" in menschlichen und Maus-MPNST-Zellen, um festzustellen, ob das GEM-Modell und die menschlichen MPNSTs eine ähnliche Abhängigkeit von denselben Genen und Signalwegen aufweisen. Die Identifizierung von Überlappungen in den Genen, die für die Proliferation und das Überleben erforderlich sind, und den betroffenen Signalwegen dient als Mittel zur Validierung des P 0-GGFβ3-Mausmodells auf molekularer Ebene. Dieser Ansatz unterstreicht auch die Wirksamkeit der Kombination von Human- und Mausbildschirmen, um neue therapeutische Ziele zu identifizieren, wobei das Mausmodell als Ergänzung zu den menschlichen Bildschirmen dienen kann. Der Wert dieses speziesübergreifenden Ansatzes zeigt sich besonders bei der Suche nach therapeutischen Zielen in seltenen Tumoren, bei denen menschliche Tumore und Zelllinien schwer zu gewinnen sind.