Reaktivierung des ruhenden Tumorsuppressors BASP1

MYC ist die Abkürzung für ein zelluläres Protein, das einen Genregulator darstellt. Dabei verwendet MYC eingehende Signale zur Regulation zahlreicher Gene, welche für das Zellwachstum und den Stoffwechsel wichtig sind. Hyperaktivierung oder Mutation von MYC führt jedoch zu einem malignen Zellwachstum, wodurch normale Zellen in Tumorzellen umgewandelt werden. Tatsächlich sind in den meisten menschlichen Tumoren hohe MYC-Proteinspiegel vorhanden, was mit der Dysregulation vieler MYC-abhängiger Gene einhergeht. Wir haben kürzlich gezeigt, dass eines dieser Zielgene, genannt BASP1, durch MYC spezifisch herunterreguliert wird. Darüber hinaus entdeckten wir, dass BASP1 ansonsten die MYC-induzierte Zelltransformation hemmen würde. BASP1 ist in mehreren menschlichen Tumoren, einschließlich Brustkrebs oder Leukämie, supprimiert. Wenn BASP1 von außen in diese Zellen eingebracht wird, hören die Tumorzellen auf zu wachsen. Daher könnte die Reaktivierung des ruhenden BASP1-Gens in menschlichen Tumorzellen Wachstum und Lebensfähigkeit dieser Krebszellen nachhaltig beeinträchtigen. Weiterführende Analysen dieser veränderten Krebszellen sollen dann potenzielle neue Ziele für Moleküle identifizieren, die als Arzneistoffe verwendet werden können, um MYC-abhängige Tumorzellen zu hemmen. In diesem Projekt werden verschiedene biochemische und zellbiologische Ansätze angewendet. Um zu verstehen, warum das BASP1-Gen in menschlichem Krebszellen herunterreguliert ist, wird die Region welche die BASP1 Expression steuert, im Detail untersucht. Zusätzlich werden Regulationsmechanismen analysiert, die auf das BASP1-Protein wirken. Die oben erwähnte Reaktivierung von stillgelegtem BASP1 in menschlichen Krebszellen wird durch die Verwendung einer speziellen Anwendung der sogenannten CRISPR-Technologie erreicht, die ursprünglich für die spezifische Editierung von Genen entwickelt wurde. Die manipulierten Zellen werden danach untersucht, um zu testen, ob charakteristische Eigenschaften von Krebszellen verloren gegangen sind. Darüber hinaus werden zusätzliche Proteine, die an diesem tumorsuppressiven Prozess beteiligt sind, durch eine moderne DNA-Sequenzierungstechnik namens ChIP-seq und durch Massenspektrometrie identifiziert. Die Ergebnisse sollten unser Wissen über molekulare Mechanismen vertiefen, wie anomal exprimiertes MYC die Tumorbildung in menschlichen Zellen antreibt. Die entwickelten Verfahren können auch zum Testen anderer MYC-unterdrückter Ziele mit wachstumshemmenden Funktionen verwendet werden. Die Aufklärung dieser Prinzipien hat das Potenzial, das Design neuartiger MYC- Inhibitoren für die spezifische Krebstherapie zu fördern. Neben dem Projektleiter und seinem Team sind die Arbeitsgruppen von Dr. Marcel Kwiatkowski (Institut für Biochemie, Universität Innsbruck) für massenspektrometrische Analysen, sowie Prof. Zoran Culig (Abteilung für Urologie, Medizinische Universität Innsbruck) für experimentelle Krebsmodelle an diesem Projekt beteiligt.

Der Hauptpunkt ist, dass das Zurückschalten eines normalerweise supprimierten Gens namens BASP1 das krebstreibende MYC-Programm in Darmkrebszellen ausschalten kann, so dass diese sich weniger wie Tumorzellen verhalten. Darüber hinaus erreicht ein Wirkstoff, der ein verwandtes Signal blockiert, eine ähnliche MYC-Abschaltung, was neue Behandlungsmöglichkeiten für MYC-abhängige Krebserkrankungen nahelegt. Darmkrebszellen sind oft auf einen überaktiven Wachstumsschalter namens MYC angewiesen. In vielen dieser Zellen wird ein weiteres Gen namens BASP1 deaktiviert. Wir stellten eine einfache Frage: Was passiert, wenn wir BASP1 wiederherstellen? Mit zwei Ansätzen, entweder durch direkte Zugabe oder durch Reaktivierung des eigenen BASP1-Gens der Zelle mit einem CRISPR-basierten Werkzeug, stellten wir fest, dass BASP1 dem krebsartigen Verhalten dieser Zellen wirksam entgegenwirkt. Als BASP1 wiederhergestellt wurde, verloren die Zellen charakteristische Tumormerkmale. Sie häuften sich nicht mehr an, wenn sie dichtgedrängt wuchsen, wodurch die Kontakthemmung wiederhergestellt wurde, wuchsen nicht ohne Anhaftung, was eine Schlüsseleigenschaft bösartiger Zellen ist, und bildeten in präklinischen Tests deutlich weniger Tumore. Die Zellen sahen unter dem Mikroskop auch eher wie gesundes, mehr differenziertes Gewebe aus. Auf molekularer Ebene reduzierte BASP1 die Menge des MYC-Proteins, indem es das MYC-Gen selbst abschaltete. Dies geschah, weil BASP1 mit Partnern in einem wichtigen Wachstumspfad, dem sogenannten WNT-Signalweg, interagieren und in der Nähe des MYC-Gens binden kann, um dessen Aktivität zu dämpfen. Wir entdeckten außerdem, dass BASP1 die Aktivität mehrerer Teile des WNT-Weges senkt, darunter ein Proteinenzym namens TNIK. TNIK hilft, MYC durch einen Faktor namens TCF7L2 einzuschalten. Als wir Darmkrebszellen mit einem präklinischen TNIK-blockierenden Wirkstoff behandelten, sanken die MYC-Werte und MYC konnte nicht mehr mit seinem üblichen Partner MAX interagieren, was die Wirkung von MYC weiter schwächte. Daher zeigen diese Ergebnisse zwei komplementäre Wege, MYC zu supprimieren: die Wiederherstellung von BASP1 oder die Hemmung von TNIK. Relevanz: MYC treibt das Wachstum vieler menschlicher Krebsarten an, aber es war schwierig, es direkt mit Medikamenten zu blockieren. Unsere Arbeit weist auf praktische, vorgelagerte Schalter - BASP1 und TNIK - hin, die MYC herunterregulieren können. Die Reaktivierung von BASP1 (zum Beispiel mit epigenetischen Therapien) oder die Verwendung von TNIK-Inhibitoren könnte das Tumorwachstum verringern und Krebs weniger aggressiv machen, insbesondere bei Tumoren, die auf WNT-Signale zur Aufrechterhaltung von MYC angewiesen sind. Diese Strategien könnten personalisiertere Behandlungen steuern, insbesondere bei Patienten mit hoher MYC-Aktivität und niedriger BASP1-Expression. Über den Darmkrebs hinaus könnte der Zusammenhang BASP1-MYC auch für andere MYC-getriebene Tumore relevant sein, obwohl die Rolle von BASP1 je nach Krebstyp variieren kann und deshalb eine sorgfältige Validierung erforderlich ist. Kurz gesagt, die Wiederherstellung einer natürlichen Bremse (BASP1) und die Zielsetzung eines Schlüsselhelfers (TNIK) bieten vielversprechende, testbare Wege, um MYC - einen zentralen Motor des Krebswachstums - zu zähmen - mit potenziellen medizinischen und gesellschaftlichen Vorteilen, wenn sie in sichere, wirksame Therapien umgesetzt werden.