Identifikation von Consensus Molecular Subtype (CMS) spezifischen Wirkstoffen in kolorektalen Karzinomzelllinien

Einleitung:

Die Heterogenität von kolorektalen Tumoren stellt eine wesentliche Herausforderung für die Therapie dar. Bisher wurden nur wenige Marker identifiziert, die das Ansprechen auf spezifische Wirkstoffe vorhersagen können. Die Einteilung von CRC in „Consensus Molecular Subtypes“ (CMS) stellt eine neue, Transkriptom-basierte Klassifikation dar. Sie eröffnet die Möglichkeit, Subtyp-spezifische Therapeutika zu identifizieren.

Ziele:

Zur Übertragung der CMS in die präklinische Forschung sollen kolorektale Tumorzelllinien bioinformatisch in CMS Subtypen eingeteilt werden. Durch die Kombination mit öffentlich verfügbaren Daten aus Wirkstoff-Screens sollen Kandidaten mit einem differenziellen Effekt auf CMS Subtypen identifiziert und charakterisiert werden.

Methodik:

Bioinformatische Analyse öffentlich zugänglicher Datenbanken zur Einteilung von Darmkrebszelllinien in CMS und Identifizierung von Wirkstoffen mit differenziellem Effekt auf die Zellproliferation. Validierung und Charakterisierung der identifizierten Substanz.

Ergebnisse:

Die Expressionsdaten von insgesamt 159 Darmkrebszelllinien wurden mittels eines publizierten bioinformatischen Algorithmus ausgewertet. Es konnten 51% der Zelllinien einem spezifischem CMS zugeordnet werden, die meisten davon zu CMS1 oder CMS2. Die genetischen Eigenschaften von CMS1 und CMS2 Zelllinien zeigten eine hohe Übereinstimmung mit denen von Primärtumoren des gleichen Subtyps. Durch Integration von Daten aus Wirkstoff-Screens konnte eine Substanz identifiziert werden, deren antiproliferative Wirkung auf CMS1 Zelllinien 100-fach höher ist als für andere Subtypen. Diese CMS1 selektive Wirkung war spezifisch für die Kandidatensubstanz und wurde nicht für die klinisch eingesetzten Chemotherapeutika wie 5-Fluoruracil oder Irinotecan beobachtet. Durch biochemische und zellbiologische Experimente konnte gezeigt werde, dass diese Substanz in CMS1 Zelllinien verstärkt Apoptose auslöst. Mittels eines genomweiten-CRISPR Screen konnte zudem ein neuer Wirkmechanismus dieser Substanz identifiziert werden.

Schlussfolgerung:

Die CMS-Einteilung kann auf kolorektale Tumorzelllinien angewandt werden. Durch Integration von Daten aus Wirkstoffscreens können CMS spezifische Therapeutika identifiziert werden.