Genetisches Profiling und Dropout-Screening im Genommaßstab zur Identifizierung therapeutischer Ziele in Mausmodellen für bösartige periphere Nervenscheidentumoren
25. August 2023
Wir haben einen speziesübergreifenden vergleichenden Onkogenomik-Ansatz entwickelt, der genomische Analysen und funktionelle genomische Screenings verwendet, um therapeutische Ziele in Tumoren, die in gentechnisch veränderten Mausmodellen auftreten, und den entsprechenden menschlichen Tumortyp zu identifizieren und zu vergleichen.
Unser Ziel ist es, die Pathogenese sporadischer und NF1-assoziierter maligner peripherer Nervenscheidentumoren zu verstehen. Unser Ziel ist es, logischerweise neue Therapien für diese hochaggressiven Neoplasien zu entwickeln. Zu den Technologien, die wir derzeit implementieren, um unsere Forschung voranzutreiben, gehören unvoreingenommene Methoden wie shRNA-Screenings im Genommaßstab sowie Einzelzellsequenzierung, BaseScope-In-situ-Sonden und Bioinformatik.
Mit den verschiedenen aktuellen Ansätzen haben wir mehrere Rezeptoren identifiziert, die für die Proliferation und das Überleben von malignen peripheren Nervenscheidentumoren essentiell sind und auch therapeutisch angegriffen werden können. Zu diesen Rezeptoren gehören der Neuregulinrezeptor ErbB3 und der Lysophosphatidsäurerezeptor 3. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass er die proliferative Bedeutung von über 15.000 Genen in MPNST-Krebszelllinien untersuchen kann.
Dabei handelt es sich um einen unvoreingenommenen Ansatz, der unerforschte Ziele bei der Behandlung von MPNSTs identifiziert. In Zukunft wird sich der Fokus unseres Labors auf die Validierung der in unserem Screening identifizierten Ziele konzentrieren. Dazu gehört die Verwendung von Inhibitoren auf Zelllinien und Kulturen und schließlich die Übertragung auf die Arbeit an Tieren.
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Übersicht
Diese Studie untersucht die Pathogenese maligner peripherer Nervenscheidentumore (MPNSTs), insbesondere solcher im Zusammenhang mit NF1. Die Forschung verwendet fortschrittliche genomische Techniken, um therapeutische Zielstrukturen zu identifizieren, die zu neuen Behandlungsoptionen für diese aggressiven Tumore führen könnten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Onkogenomik
- Neurowissenschaften
- Krebsbiologie
Hintergrund
- MPNSTs sind hochaggressive Neoplasien.
- Das Verständnis ihrer Pathogenese ist entscheidend für die Entwicklung wirksamer Therapien.
- Aktuelle Forschungsarbeiten konzentrieren sich sowohl auf sporadische als auch auf NF1-assoziierte Tumore.
- Genetisch modifizierte Mausmodelle werden für die vergleichende Analyse verwendet.
Zweck der Studie
- Identifizierung und Vergleich therapeutischer Zielstrukturen bei MPNSTs.
- Entwicklung neuer Behandlungsansätze für diese Tumore.
- Nutzung genomischer Analysen über Spezies hinweg zum besseren Verständnis.
Verwendete Methoden
- Genomweite shRNA-Screenings
- Einzellsequenzierung
- BaseScope-In-situ-Sonden
- Bioinformatische Analyse
Hauptergebnisse
- Identifizierung essentieller Rezeptoren für die Proliferation und das Überleben von MPNST.
- Zu den Rezeptoren gehören erbB3 und der Lysophosphatidsäure-Rezeptor 3.
- Über 15.000 Gene wurden auf ihre proliferative Bedeutung untersucht.
- Es wurden mehrere therapeutisch angreifbare Rezeptoren identifiziert.
Schlussfolgerungen
- Die Studie liefert Erkenntnisse zu potenziellen therapeutischen Zielstrukturen für MPNSTs.
- Fortgeschrittene genomische Techniken können die Krebsforschung erheblich verbessern.
- Weitere Untersuchungen der identifizierten Rezeptoren könnten zu neuen Behandlungsstrategien führen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Mittels genomweiter Ausschalt-Screenings und genetischer Profilierung in Mausmodellen des malignen peripheren Nervenscheidentumors (MPNST) lassen sich systematisch essentielle Signalwege und pharmakologisch angreifbare Zielstrukturen identifizieren. Dieser Ansatz begegnet der Herausforderung der Zielstruktur-Validierung bei seltenen, aggressiven Krebserkrankungen, bei denen klinische Behandlungsoptionen begrenzt sind und frühere Therapien versagt haben. Die Integration einer artenübergreifenden vergleichenden onkogenomischen Analyse erhöht die Vorhersagesicherheit und unterstützt risikoadjustierte Portfolioentscheidungen bei der Entwicklung neuartiger Therapien.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine unvoreingenommene Untersuchung von über 15.000 Genen hinsichtlich ihrer funktionellen Relevanz für die Tumorzellproliferation und das Überleben.
- Unterstützt die Identifizierung und Priorisierung neuartiger, therapeutisch angreifbarer Zielstrukturen wie erbB3 und Lysophosphatidsäure-Rezeptor 3.
- Erleichtert die mechanistische Risikominderung durch die Validierung von mutmaßlichen treibenden Mutationen in humanen und murinen Modellen.
- Erhöht die Vorhersagesicherheit für die Weiterentwicklung von Zielstrukturen in nachgeschaltete Validierungs- und Screeningverfahren.
Screening und Assay-Entwicklung
- Etabliert validierte zellbasierte Systeme für Hochdurchsatz-shRNA-Screenings und quantitative Zellviabilitätsassays.
- Ermöglicht die reproduzierbare Messung der Auswirkungen von Gen-Knockdowns auf die Zellproliferation mittels bildgebender Zytometrie und direkter Zellzählung.
- Unterstützt die Standardisierung und Skalierbarkeit von Assays zur systematischen Evaluierung von Zielgenkandidaten und Inhibitoren.
- Bietet robuste quantitative Ergebnisse für den Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen und Arten.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Abstimmung der Validierung potenzieller Zielstrukturen mit mausbasierenden Modellen, die für die jeweilige Erkrankung relevant sind, sowie mit seltenen humanen Tumorgewebeproben.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der genetischen Entdeckung zur präklinischen Testung von Inhibitoren in Zelllinien und Tiermodellen.
- Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Zielstrukturen mit nachweisbarem funktionellem Effekt in beiden Spezies.
- Erleichtert die Identifizierung translationaler Biomarker für die zukünftige klinische Entwicklung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieser Arbeitsablauf reicht von der frühen Entdeckung über die Zielvalidierung, das Screening und die präklinische Forschung und nutzt den vergleichenden genomischen Ansatz über Arten hinweg, um die Identifizierung von Leitstrukturen und die translationale Weiterentwicklung zu unterstützen.
- Entdeckungsbiologie: Überprüft systematisch Nullhypothesen zur Genfunktion bei der Tumorzellproliferation mithilfe genomweiter shRNA-Ausschöpfungsscreens.
- Screening: Liefert quantitative, reproduzierbare Daten zur Zellviabilität und Genunterdrückung, um die Entwicklung robuster Assays zu unterstützen.
- Analysen: Bietet statistische Auswertungen und vergleichende Analysen, um Zielstrukturen und Signalwege für weitere Validierungen zu priorisieren.
- Translationale Forschung: Verbindet Erkenntnisse aus Mausmodellen mit seltenen menschlichen Tumorgewebeproben und unterstützt so die Kontinuität von Biomarkern und Zielstrukturen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine skalierbare und wiederverwendbare Plattform für die Zielstrukturidentifizierung bei anderen seltenen oder genetisch komplexen Krebserkrankungen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Zielstrukturauswahl.
- Operationaler Wert: Standardisiert Hochdurchsatz-Screenings und quantitative Analysen hinsichtlich Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit.
- Strategischer Wert: Ermöglicht fundierte Go/No-Go-Entscheidungen und kapitaleffiziente Portfolioauswahl in der Arzneimittelentwicklung für seltene Krebserkrankungen.
- Portfolio-Implikation: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung validierter Zielstrukturen mit translationaler Relevanz.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in funktioneller Genomik, Bioinformatik und Hochdurchsatz-Screening-Technologien.
- Benötigt Zugang zu genetisch modifizierten Mausmodellen, seltenen humanen Tumormaterialien und fortschrittlichen bildgebenden Zytometrieplattformen.
- Setzt eine strikte, über Teams hinweg standardisierte Durchführung von Assay-Protokollen und Datenanalysenpipelines voraus.
- Muss Screening- und Validierungsabläufe anpassen, um modellsystem- und probenspezifische Einschränkungen zu berücksichtigen.
- Hängt von der Verfügbarkeit leistungsfähiger statistischer Analysewerkzeuge zur Interpretation quantitativer Ergebnisse ab.
Biopharma-Häufige Fragen
Chapters in this video
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Introdution
1:30
Lentiviral Packaging and Viral Titering for Genome‐Scale shRNA Screens
4:34
Lentiviral Infection of MPNST Cells and Genomic DNA Isolation for Genome‐Scale shRNA Screens
8:13
Cytometer Assays of MPNST Cells Challenged with Therapeutic Agents
