Hoe goede genen slecht kunnen worden

A.     Achtergrond en probleemstelling
Het moleculaire kankeronderzoek heeft recent een belangrijke rol voor epigenetische ontregeling van genexpressie aan het licht gebracht. Naast mutaties in genen voor transcriptiefactoren en epigenetische regulatoren, heeft ook het niet-coderende genoom de aandacht. Mutaties die enhancers creëren en duplicaties of dislocaties in het genoom, kunnen tot ontregelde expressie van oncogenen leiden. Vaak zijn deze epigenetische regulatoren gevoelig voor remming met kleine moleculen en zijn daarmee potentiële targets voor nieuwe behandelingen. Ik wil focussen op een speciaal type epigenetische ontregeling bij leukemie, veroorzaakt door zogenaamde oncogene super-enhancers (OSEs).

B.     Onderzoeksrichting/voorgestelde oplossing
Door gebruik te maken van een uniek subtype van acute myeloïde leukemie (AML), namelijk AML met EVI1-overexpressie, zullen we het mechanisme van de OSEs verder ontleden. Eerder heb ik laten zien dat de overexpressie van EVI1 wordt veroorzaakt door het ‘kapen’ van een super-enhancer van een ander eiwit, GATA2. Voorlopige resultaten hebben laten zien dat er zeker 10 andere AML-subtypen dit mechanisme van ‘OSE-kaping’ ook vertonen, via enhancers van andere eiwitten dan GATA2 en ook bij andere oncogenen dan EVI1. Daarnaast is er bij AML met OSE-kaping ook vaak sprake van een mutatie in RAS/RTK signaalgenen. Onze hypothese is dat een mutatie in RAS/RTK de gekaapte OSE reguleert en daarmee overexpressie van het oncogen veroorzaakt.

C.     Relevantie
Als we het complexe mechanism achter overexpressie van oncogenen bij leukemie kunnen ontrafelen, kunnen we daarin aangrijpingspunten identificeren waarop geneesmiddelen werkzaam zijn. Ik verwacht specifieke combinaties van geneesmiddelen te vinden om deze AML patiënten – die vaak chemotherapie-resistent zijn – te kunnen behandelen.

D.     Onderzoeksvragen
1. Kunnen we de transcriptiefactoren identificeren die de expressie stuurt van het oncogene met de gekaapte OSE (WP1)?
2. Kunnen we mutaties in RAS/RTK signaalpaden vinden die de OSE (co)stimuleren in AML (WP2)?
3. Kunnen we geneesmiddelen-combinaties vinden die deze RAS/RTK- en OSE-gestuurde AML kunnen behandelen (WP3)?

E.      Onderzoeksopzet
WP1: 1) een unbiased scan van de enhancers om gemeenschappelijke motieven in gekaapte OSEs te vinden, 2) een CRISPR-screen om gemeenschappelijke regulatoren te vinden bij de gekaapte OSEs.
WP2: 1) een CRISPR-screen om de OSE targets te identificeren, 2) een validatie in bestaande cellijn-modellen, 3) identificatie van gefosforyleerde targets van RAF/MEK/ERK, 4) een vergelijking van gefosforyleerde en geacetyleerde transcriptiefactoren.
WP3:  1) de effecten van een bibliotheek van >6000 middelen testen op EVI1-oncogen overexpressie, 2) synergistische effecten bepalen van p300/CBP- of RAF/MEK/ERK-remmers, 3) de effecten van deze middelen in vivo testen op muismodellen.

F.      Verwachte uitkomsten
In WP1 verwachten we transcriptiefactoren en epigenetische regulatoren te vinden die essentieel zijn voor de OSE-gestuurde overexpressie van oncogenen. In WP2 zullen we de essentiële stappen in de signaalpaden ontdekken die de activiteit van OSEs stimuleren. In WP3 verwachten we (combinaties van) middelen te vinden die de activiteit van de OSEs kan afremmen.

G.     Omschrijving stappen nodig om resultaat te implementeren
De middelen die gevonden worden zullen eerst in in vivo modellen verder moeten worden onderzocht op hun bruikbaarheid tegen OSE-gedreven AML. Na bevestiging van hun werkzaamheid en veiligheid, zullen de eerste klinische tests gedaan kunnen worden.