Projekte der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. med. Johannes Schulte

Zirkuläre RNAs (circRNA) sind eine Klasse nicht-kodierender RNA, die erst vor kurzem in das Interesse der Forschung rückte. Eine der postulierten Funktionen von circRNAs ist die selektive Inhibition von microRNAs (miRNAs). Dies führt dazu, dass die von einer miRNA posttranskriptionell inhibierten mRNAs ungehindert exprimiert werden können. In diesem Projekt möchten wir einige circRNAs im Neuroblastom identifizieren und die Funktion von ausgewählten Kandidaten für die Pathogenese dieses Tumors untersuchen. Hierbei hoffen wir ein funktionelles Netzwerk aus circRNA, miRNA und Effektorgenen, wie z.B. MYCN beleuchten zu können.

So sollen neue funktionelle Kontrollpunkte im Neuroblastom enthüllt werden, welche letztendlich zur Identifikation neuer krankheitsassoziierter Zielmoleküle und einer besseren prognostischen Stratifizierung dieser Tumoren führen könnte.

Was sind die (epi-)genomischen Aberrationen, die zur Entwicklung von Neuroblastomzellen aus physiologischen Neuralleistenzellen führen?

Mithilfe von modernsten Verfahren der DNA-Sequenzierung, RNA-Sequenzierung und Epigenomik können wir die Genome, Epigenome und Transkripome von Tumorproben in einer Auflösung von einzelnen Basenpaaren charakterisieren. Unsere eigenen Sequenzierdaten werden zusammen mit öffentlich verfügbaren Genomdaten aus Neuroblastom-Zelllinien und Patientenproben ausgewertet. Eine gründliche bioinformatische Analyse dieser Daten unter Verwendung öffentlicher, auf dem neuesten Stand der Technik beruhender, und eigener, speziell angepasster Methoden identifiziert Kandidaten, die an wichtigen pathogenen Mechanismen beteiligt sind. Diese Kandidaten werden anschließend mit Validierungsexperimenten in unserem Labor nachverfolgt.
Um reproduzierbare Forschung in der Bioinformatik zu fördern, planen wir darüber hinaus, unsere eigenen Methoden in Form gut dokumentierter Softwarepakete zu veröffentlichen.

Die Risikostratifikation von Neuroblastomen basiert zurzeit auf verschiedenen Kriterien, inklusive des Amplifikationsstatus des MYCN Onkogens. Nahezu die Hälfte der Hochrisikopatienten erleidet einen Rückfall, was ein Vorhandensein von Tumorrestzellen und damit eine minimale Resterkrankung (MRD, minimal residual disease) impliziert. Für Leukämie-Patienten ist eine PCR basierte Detektion des MRD Status bereits klinisch-diagnostische Routine.

Wir entwickeln zusammen mit der Firma NEO New Oncology einen spezifischen 'NEO-NB' hybrid-capture-basierten Sequenzierungsassay, welcher die für das Neuroblastom relevanten, genomischen Alterationen detektiert. Bruchpunkte des MYCN-Amplikons, welche für jeden Patienten spezifisch sind, werden mit dem NEO-NB Assay analysiert, eindeutig bestimmt und sollen dazu benutzt werden, patienten-individuelle PCR Assays für die MRD Detektion zu konzipieren. Da das MYCN Amplikon stabil über den Verlauf der Krankheit ist, werden diese Alterationen auch in Tumorrestzellen erwartet. Als Beweis für unser Konzept wollen wir das 'NB-MRD' System für MYCN-Bruchpunkte in Neuroblastom-Zelllinien testen. Unser NB-MRD-Protokoll eignet sich für RQ-PCR und digital droplet PCR, und beide Techniken werden evaluiert.
Abschließend wollen wir Richtlinien für die Analyse und eine standardisierte Pipeline für patientenspezifische NB-MRD Detektion bereitstellen. Der NEO-NB-Assay wird in einer prospektiven Studie mittels FFPE- sowie Gefriermaterial primärer Tumorproben angewandt, um diese Assays für die Routinediagnostik bereitzustellen. Nach erfolgreicher Etablierung des Assays werden wir standardisierte Analysemethoden definieren, um NB-NRD für eine individuelle Patientendiagnostik zu etablieren.

Dieses Projekt wird in Kooperation mit Frau PD Dr. Cornelia Eckert, Herrn Prof. Dr. Matthias Fischer und NEO New Oncology bearbeitet.