Neue genetische Mechanismen könnten therapeutische Ziele gegen Gliom

Forschungen im Labor von Shi-Yuan Cheng, PhD, Professor in der Ken und Ruth Davey Division für Neuroonkologie in der Abteilung für Neurologie, haben neue Mechanismen identifiziert, die alternativen RNA-Spleißereignissen in Gliomtumorzellen zugrunde liegen und als neue therapeutische Ziele dienen könnten. Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal of Clinical Investigation veröffentlicht.

„Wir haben einen anderen Weg gefunden, Gliome durch alternatives Spleißen zu behandeln und neue Ziele entdeckt, die zuvor nicht identifiziert wurden, aber für die Bösartigkeit von Gliomen wichtig sind“, sagte Xiao Song, MD, PhD, außerordentlicher Professor für Neurologie und Hauptautor der Studie.

Gliome sind die häufigste Art von primären Hirntumoren bei Erwachsenen und entstehen aus Gliazellen, die im zentralen Nervensystem vorkommen und nahe gelegene Neuronen unterstützen. Aufgrund der genetischen und epigenetischen Heterogenität des Tumors sind Gliome gegenüber Standardbehandlungen wie Bestrahlung und Chemotherapie äußerst resistent. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, neue therapeutische Ziele zu finden.

Frühere Studien des Cheng-Labors, die in Cancer Research veröffentlicht wurden, zeigten, dass der wichtige Spleißfaktor SRSF3 in Gliomen im Vergleich zu normalen Gehirnen deutlich erhöht ist und dass SRSF3-reguliertes RNA-Spleißen das Wachstum und Fortschreiten von Gliomen fördert, indem es mehrere zelluläre Prozesse in Tumorzellen beeinflusst.

RNA-Spleißen ist ein Prozess, bei dem Introns (nicht-kodierende Bereiche der RNA) entfernt und Exons (kodierende Bereiche) zusammengefügt werden, um ein reifes mRNA-Molekül zu bilden, das die Genexpression in der Zelle unterstützt.

In der vorliegenden Studie wollten die Wissenschaftler Veränderungen in alternatives Spleißen in Gliomtumorzellen, die diesen Veränderungen zugrunde liegenden Mechanismen und ihr Potenzial als therapeutische Ziele.

Mithilfe von Computermethoden und RNA-Sequenzierungstechnologien untersuchten die Forscher Spleißveränderungen in Gliomtumorzellen aus Patientenproben. Um diese Veränderungen zu bestätigen, verwendeten sie CRISPR-Geneditierungstechnologien, um verschiedene Gliomtreibermutationen in aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) gewonnene Gliommodelle einzuführen.

Sie fanden heraus, dass diese Spleißveränderungen durch eine Variante des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors III (EGFRIII) verstärkt werden, von dem bekannt ist, dass er in vielen Tumoren, einschließlich Gliomen, überexprimiert ist und durch eine Mutation im IDH1-Gen gehemmt wird.

Die Forscher bestätigten die Funktion von zwei RNA-Spleißereignissen, die unterschiedliche Proteinisoformen mit unterschiedlichen Aminosäuresequenzen erzeugen.

„Nur eine dieser Isoformen kann das Tumorwachstum fördern, im Gegensatz zur anderen Isoform, die normalerweise im normalen Gehirn exprimiert wird. Tumore nutzen diesen Mechanismus, um die tumorfördernde Isoform selektiv gegenüber der normalen Gehirnisoform zu exprimieren“, sagte Song.

Als nächstes analysierte das Team vorgelagerte RNA-bindende Proteine und fand heraus, dass das PTBP1-Gen reguliert tumorförderndes RNA-Spleißen in Gliomzellen. Mithilfe eines orthotopen immundefizienten Mausmodells von Gliomen zielten die Forscher mit einer Antisense-Oligonukleotid-Therapie (ASO) auf PTBP1 ab, was letztendlich das Tumorwachstum unterdrückte.

„Unsere Daten unterstreichen die Rolle des alternativen RNA-Spleißens bei der Beeinflussung der Bösartigkeit und Heterogenität von Gliomen und sein Potenzial als therapeutische Schwachstelle für die Behandlung von Gliomen bei Erwachsenen“, schrieben die Autoren der Studie.

Als nächstes wollen die Forscher das Potenzial der gezielten Ansteuerung von PTBP1 zur Induktion einer Antitumor-Immunreaktion untersuchen, sagte Song.

„Durch eine Analyse der RNA-Sequenz mit langen Leseabschnitten haben wir herausgefunden, dass die gezielte Ansteuerung von PTBP1 in Gliomzellen zur Produktion vieler alternativ gespleißter Transkripte führt, die in normalem Gewebe fehlen. Daher besteht unser nächstes Projekt darin, herauszufinden, ob diese Isoform einige Antigene erzeugen kann.“ damit das Immunsystem den Tumor besser erkennen kann", sagte Song.

Song fügte außerdem hinzu, dass ihr Team daran interessiert sei, Spleißänderungen in Nicht-Tumorzellen von Gliompatienten, wie etwa Immunzellen, zu analysieren.

„Wir wissen bereits, dass das Spleißen sehr wichtig für die Regulierung der Funktion einer Zelle ist, daher sollte es nicht nur die Tumorbösartigkeit regulieren, sondern auch die Funktion von Immunzellen regulieren können, um zu bestimmen, ob sie Krebs wirksam abtöten können. Deshalb führen wir auch einige bioinformatische Analysen an tumorinfiltrierten Immunzellen durch, um herauszufinden, ob es eine Veränderung beim Spleißen gibt, nachdem die Immunzelle den Tumor infiltriert hat.

„Unser Ziel ist es, die Rolle des alternativen Spleißens bei der Gestaltung der immunsupprimierenden Tumormikroumgebung zu bestimmen und potenzielle Ziele zur Verbesserung der Wirksamkeit von Immuntherapien bei Gliomen zu identifizieren“, sagte Song.