Longitudinale Charakterisierung der molekularen Veränderungen während der Evolution einer Docetaxel-Resistenz in Prostatakarzinomzellen

Die Behandlung des metastasierten Prostatakarzinoms (mPCa) mit dem Chemotherapeutikum Docetaxel (DTX) bleibt aufgrund von Resistenzentwicklungen eine klinische Herausforderung. Die Arbeitshypothese lautet: „Die Entwicklung einer DTX-Resistenz beim mPCa ist ein mehrstufiger, longitudinaler Prozess, der auf einer selektionsgesteuerten molekularen Evolution beruht.“ Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die Identifikation und funktionelle Charakterisierung der molekularen Wendepunkte, die den Übergang von einer DTX-sensitiven zu einer therapierefraktären Zellpopulation beim mPCa markieren.

Teilprojekt 1: In vitro-Modellierung einer DTX-Resistenz in mPCa-Zelllinien

Zunächst wird der Kollegiat / die Kollegiatin in die Grundlagen des Projektes sowie in die Kultivierung humaner Tumorzellen eingearbeitet. Um die molekulare Dynamik bei der Entstehung einer DTX-Resistenz zu charakterisieren, werden DTX-sensitive DU145- und PC3-Zellen dauerhaft in DTX-haltigem Zellkulturmedium kultiviert, wobei die DTX-Konzentration schrittweise erhöht wird (Start: 0,25 nM, Ende: 10 nM). Parallel dazu werden DTX-sensitive DU145- und PC3-Zellen ohne DTX kultiviert, um bei den späteren Analysen den Einfluss einer Langzeitkultivierung auszuschließen. Zu festgelegten Zeitpunkten (z. B. alle 2 Wochen) werden durch den Kollegiaten / die Kollegiatin funktionelle Assays (Teilprojekt 2) sowie molekulare Analysen anhand von DNA-, RNA- und Proteinproben (Teilprojekt 3) durchgeführt. Zudem erfolgt eine Kryokonservierung von Intermediärstadien der kultivierten Zellen.

Teilprojekt 2: Funktionelles Monitoring der PCa-Sublinien

Die DTX-Toleranz der Zellen wird mittels DTX-Dosis-Wirkungskurven über die Bestimmung der mittleren DTX-Hemmkonzentrationen (IC₅₀-Wert) evaluiert. Zu diesem Zweck wird das Wachstumsverhalten (kontinuierlich über das IncuCyte^® S3 Live Cell Imaging-Gerät), die metabolische Aktivität (Viabilität mittels WST1-Assay) und die klonogene Überlebensfähigkeit untersucht. Zudem wird die Zellmotilität mithilfe von Wundheilungs- und Invasionsassays bestimmt.

Teilprojekt 3: Molekulares Monitoring der PCa-Sublinien

Für die globale Evaluierung der molekularen Veränderungen werden in Kooperation mit dem NCT/UCC-CMTD Dresden RNA-Sequenzierungsanalysen mit anschließenden bioinformatischen Netzwerk-Analysen durchgeführt. Ein besonderer Fokus wird dabei auf Gene gelegt, die in den DTX-kultivierten Zellen überexprimiert und/oder in relevante, Resistenz-assoziierte Signalkaskaden (z.B. Apoptose, Proliferation, Zellzyklus) involviert sind. Von ausgewählten Faktoren wird die mRNA- und Proteinexpression mittels quantitativer PCR bzw. Western Blot durch den Kollegiaten / die Kollegiatin validiert. Weiterhin werden differentiell methylierte Regionen, die als epigenetische Treiber die funktionelle Genaktivität im Verlauf der Resistenzentwicklung modulieren, mittels DNA-Methylierungsanalysen (Infinium MethylationEPIC Array) systematisch kartiert.

Teilprojekt 4: Funktionelle Validierung von potentiellen Resistenzfaktoren

In diesem Teilprojekt werden durch den Kollegiaten / die Kollegiatin ein bis zwei vielversprechende Resistenzfaktoren hinsichtlich ihres Einflusses auf die DTX-Toleranz in den Sublinien, welche die DTX-Höchstdosis (10 nM) tolerieren, evaluiert. Dazu werden die ausgewählten Faktoren mithilfe von spezifischen siRNAs nach transienter Transfektion inhibiert. Anschließend wird die DTX-Toleranz anhand von Dosis-Wirkungskurven inklusive Berechnung des IC₅₀-Wertes evaluiert und mit Kontrollzellen ohne vorherige Modulation verglichen.

Ausblick: Für Faktoren mit nachgewiesenem Einfluss auf die DTX-Toleranz schließen sich weiterführende funktionelle Analysen bezüglich der Auswirkung auf Migration, Invasion, Apoptose und Zellzyklusverteilung an.

Art der Promotion: experimentell
Forschungssemester notwendig?: ja, zwei Semester
Finanzierung/Anstellung: Nein
Angeschlossen an ein strukturiertes Promotionsprogramm?: Ja Carus-Promotionskolleg
Zeitplan: 01.10.26 12 Monate
Abteilung / Struktureinheit: URO | Klinik und Poliklinik für Urologie
ein Dokument mit weiterführenden Informationen: Projektzusammenfassung_CPKD_Erdmann.pdf — PDF-Dokument, 174 KB

Betreuung

Erstbetreuung

Relevante/Repräsentative Publikation mit evtl. Vordaten

Methodik/Aufgaben

Experimentell: Molekularbiologische Methoden, Zellkultur
klinisch
theoretisch
statistisch

Bewerbung

E-Mail: kati.erdmann@ukdd.de
Benötigte Bewerbungsunterlagen: Motivationsschreiben, Lebenslauf