Die Rolle von ARID1A im Endometriumkarzinom-Organoidmodell

Das Endometrium bildet die Innenwand der Gebärmutter. Das Endometriumkarzinom ist der am weitesten verbreitete Krebs der weiblichen Fortpflanzungsorgane in Industrieländern. Das am häufigsten mutierte Gen in Endometriumtumoren ist ARID1A, ein Bestandteil des SWI/SNF-Chromatin-Komplexes.Unteranderem aufgrund fehlendergeeigneter Untersuchungsmodelle ist der Mechanismus unklar, durch welchen die Inaktivierung von ARID1Adie Tumorgenesefördert. Kürzlich haben wir undweitereGruppen Endometriumorganoide etabliert, welche die Struktur, die Expressionsmuster, die Reaktionsfähigkeit auf Hormonen sowie die sekretorischen Eigenschaften des menschlichen Endometriumepithels in vivo wiederspiegeln. Wir beabsichtigen dieses System einzusetzen, um die Funktion von ARID1A im menschlichen Endometrium sowie seine Rolle bei der Entstehung und Progression von Endometriumtumoren zu analysieren. Unter Verwendung von Funktionsverlustexperimenten, GenexpressionsanalysenundChromatin- Immunpräzipitation wollen wir Gene, die direkt von ARID1A reguliert werden, im humanen Endometriumepithel identifizieren.Um neueEinblicke inden ARID1A- Wirkungsmechanismus zu erhalten, werden wir die Proteininteraktionspartner von ARID1A mittels Immunpräzipitation und anschließender Massenspektrometrie bestimmen. Wir erwarten Transkriptionsfaktoren zu identifizieren, die ARID1A (als Teil des SWI/SNF- Komplexes) an spezifische genomische Loci rekrutieren, sowie Endometrium-spezifische Untereinheiten des SWI/SNF-Komplexes zu bestimmen. Zusätzlich werden wir mithilfe der CRISPR/Cas9-Technologie ein Organoidmodell des Endometriumkarzinoms generieren, welches Mutationen in den Genen ARID1A, KRAS- und/oder PIKCA3 aufweist. Dies ermöglicht uns die Auswirkungen dieser Mutationen auf die Nischenfaktorabhängigkeit, das Organoidwachstum und die Tumorigenität nach Transplantation in Mäuse, sowie im Zusammenhang mit erhöhter Östrogensignaltransduktionzu untersuchen. Zusammenfassend, wir schlagen einen einzigartigen und umfassenden Ansatz vor, welcher mechanistische Fortschritte mit funktionellen Untersuchungen in einem neuartigen Krebsmodellsystem kombiniert, um die Rolle von ARID1A in der endometrialen Biologie und Malignität zu verstehen.

Trotz der Fortschritte in der Reproduktionsmedizin stellen schwangerschaftsbedingte Komplikationen, die mit einer gestörten Entwicklung und Funktion von Plazenta und Gebärmutter einhergehen, immer noch ein großes Risiko für Mutter und Embryo dar. Die menschliche Plazenta ist ein lebenswichtiges Organ zur Aufrechterhaltung der Entwicklung von Säugetieren im Mutterleib. Sie besteht aus drei Hauptlinien: den extravillösen Trophoblasten (EVT), die in die mütterliche Gebärmutter eindringen und Blutgefäße umbauen, den vielkernigen Synzytiotrophoblasten (STB), die der eigentliche Ort des Austauschs zwischen dem mütterlichen und dem fötalen Blutkreislauf sind, und der Vorläuferpopulation des Zytotrophoblasten (CTB), aus denen sowohl STB als auch EVT hervorgehen. Fehler bei der Differenzierung dieser Linien während der Entwicklung führen zu Pathologien der Plazenta. Dank dieser Finanzierung konnten wir das MSX2-Protein als einen wichtigen Regulator der CTB-Vorläuferpopulation "aufdecken". Durch die Nutzung von humanen Trophoblasten-Stammzellen (hTSCs) konnten wir zeigen, dass die Suppression von MSX2 zu einer spontanen STB-Differenzierung führt, während die Überexpression von MSX2 diese blockiert. Wir fanden heraus, dass MSX2 mit vielen Zielgenen interagiert und sie mit Komponenten des SWI/SNF-Chromatinkomplexes zusammenbindet. Darüber hinaus untersuchten wir speziell die Funktion des SWI/SNF-Komplexes während der STB-Differenzierung von hTSCs. Die verstärkte Bindung von SWI/SNF in den Regionen mit erhöhter Chromatin-Zugänglichkeit, die durch ChIP-seq und ATAC-seq gemessen wurde, deutet auf eine Rolle von SWI/SNF bei der aktiven Umgestaltung der Chromatinlandschaft während dieses Prozesses hin. Chemische und genetische Inhibierung der SWI/SNF-Funktion führten zu einer verzögerten STB-Differenzierung von hTSCs, Trophoblastenorganoiden und Primärkulturmodellen. Der beobachtete Phänotyp manifestierte sich in der Deregulierung von Differenzierungs- und Selbsterneuerungsgenen, einer verringerten Zugänglichkeit des Chromatins und einer verminderten Anreicherung von H3K27ac in wichtigen regulatorischen Regionen. Zusammengefasst erweitern diese Ergebnisse unser Verständnis und liefern wichtige neue Einblicke in die molekularen Mechanismen, die die Entwicklung und Erkrankung der menschlichen Plazenta steuern.