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Rotationsprojekt 4

Projektleiter:  

Dr. med. Martin Wermke
Assistenzarzt / Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Medizinische Klinik und Poliklinik I
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
der Technischen Universität Dresden
Fetscherstraße 74
01307 Dresden

Projekttitel:    Ein funktioneller shRNA Screen zur Identifizierung von unterschiedlichen essentiellen molekularen Netzwerken in normalen und leukämischen Stammzellen
Beteiligte SFB-Mitglieder:
(Co-Leiter)
 

Prof. Dr. Frank Buchholz
UCC Dresden
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus
der Technischen Universität Dresden
SFB-Teilprojekt B5

Prof. Dr. Martin Bornhäuser
Medizinische Klinik und Poliklinik I
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
der Technischen Universität Dresden
SFB-Teilprojekt B2 

Dr. Sebastian Brenner
Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
der Technischen Universität Dresden
SFB-Teilprojekt B6

Förderzeitraum:   1. Juli 2010 - 30. Juni 2011
Zusammenfassung:  

Die akute myeloische Leukämie (AML) ist ein Paradebeispiel für die desaströsen Konsequenzen einer Dysregulation der normalen Hämatopoese. Es wird angenommen, dass diese Erkrankung durch eine Ansammlung von genetischen Schäden in hämatopoetischen Stammzellen (HSC) bzw. frühen Progenitoren ausgelöst wird. Aufrechterhalten wird die leukämische Hämotopoese durch nur langsam den Zellzyklus durchschreitende, sich nahezu unbegrenzt selbst erneuernde und äußerst Chemotherapie-resistente leukämische Stammzellen (LSC). Diese Zellen lassen sich experimentell durch ihre Fähigkeit im Xenotransplantmodell eine menschliche Leukämie auszulösen nachweisen. Aktuell verfügbare Chemotherapeutika sind gegen diese Zellpopulation wahrscheinlich nur unzureichend wirksam, worin ein Grund für die unverändert hohe Rezidivquote bei Patienten mit AML liegen dürfte.

Zur Entwicklung von neuen Therapieansätzen ist ein tieferes Verständnis der in LSC aktivierten molekularen Netzwerke notwendig. Insbesondere ist es wichtig, Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen normalen und malignen hämatopoetischen Stammzellen aufzudecken, um therapeutische Konzepte mit maximaler antileukämischer Wirkung bei minimalen Nebenwirkungen zu entwickeln. Eine Screening-Untersuchung von HSC und LSC mittels short-hairpin-(sh)RNA-basierter RNA-Interferenzanalyse stellt eine interessante Möglichkeit zur Aufdeckung von spezifischen Vulnerabilitäten in LSC dar.  Grundprinzip dieser Technik ist die zielgerichtete Unterdrückung der Funktion von Genen durch Degradation ihrer mRNA unter Ausnutzung der physiologischen RNA-Interferenz-Maschinerie. Durch Vergleich der vorhandenen shRNAs direkt nach lentiviraler Transduktion sowie nach einer zeitlich definierten in vivo bzw. in vitro Kultur lassen sich über- und unter-repräsentierte shRNAs und damit Signalwege identifizieren die für die leukämische Hämatopoese essentiell sind.

Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Etablierung eines shRNA Screens an primären humanen HSC und LSC. Nach Etablierung der lentiviralen Transduktionsbedinungen sollen sowohl in vitro Kultur als auch Xenotransplantmodelle mit NOD/SCIDγcγ/- (NSG) zum Einsatz kommen.

Relevante Publikationen:  
  1. Ross K, Sedello AK, Putz G, Paszkowski-Rogacz M, Bird AW, Hubner N, Mann M, Waskow C, Stocking C, and Buchholz F (2012): Polycomb group ring finger 1 cooperates with Runx1 in regulating differentiation and self‐renewal of hematopoietic cells. Blood 3;119(18):4152-61.
  2. Chakraborty D, Kappei D, Theis M, Nitzsche A, Ding L, Paskowski-Rogacz M, Surendranath V, Berger N, Schulz H, Saar K, Huebner N, and Buchholz F (2012): Combined RNAi and localization for functionally dissecting long noncoding RNAs. Nature Methods 12;9(4):360-2.
  3. Cammenga J, Niebuhr B, Horn S et al. RUNX1 DNA-binding mutants, associated with minimally differentiated acute myelogenous leukemia, disrupt myeloid differentiation. Cancer Res. 2007;67:537-545.
  4. Chakraborty D, Kappei D, Theis M, Nitzsche A, Ding L, Paskowski-Rogacz M, Surendranath V, Berger N, Schulz H, Saar K, Huebner N, and Buchholz F (2012): Combined RNAi and localization for functionally dissecting long noncoding RNAs. Nature Methods 12;9(4):360-2.
  5. Cammenga J, Niebuhr B, Horn S et al. RUNX1 DNA-binding mutants, associated with minimally differentiated acute myelogenous leukemia, disrupt myeloid differentiation. Cancer Res. 2007;67:537-545.
  6. Kittler R, Putz G, Pelletier L et al. An endoribonuclease-prepared siRNA screen in human cells identifies genes essential for cell division. Nature 2004;432:1036-1040.

  7. Putz G, Rosner A, Nuesslein I, Schmitz N, Buchholz F. AML1 deletion in adult mice causes splenomegaly and lymphomas. Oncogene 2006;25:929-939.

 

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