MYC-Amplifikation verringert die Überlebensrate bei mehreren bösartigen Erkrankungen des Menschen

Einer der wichtigsten TFs, die die Proliferation von Säugetierzellen regulieren, ist das Myelozytomatose-Virus-Onkoprotein (MYC), dessen Funktion über evolutionäre Hierarchien hinweg konserviert ist27,28,29,30,31. Physiologisch gesehen wird die MYC-gesteuerte Proliferation von Programmen zur Differenzierung der Zelllinien abgelöst, die MYC antagonisieren, um die Proliferation zu beenden20. Wir analysierten MYC-Veränderungen mit zwei Ansätzen. Zunächst analysierten wir Veränderungen der Kopienzahl (CN) am MYC-Lokus anhand von TCGA- und ICGC-Daten, die über die cBioPortal-Plattform verfügbar sind, und fanden häufige Amplifikationen und Zunahmen von MYC (Abb. 1a). Anschließend griffen wir auf TCGA-Pan-Krebsdaten (PANCAN) zu, die 11.000 Patienten mit 33 der häufigsten Tumoren enthielten, und analysierten sie mit dem Xena Browser. MYC war bei diesen malignen Erkrankungen stark amplifiziert8,10. In beiden Datensätzen wurden MYC-CN-Veränderungen mit der GISTIC-Score-Methode bestimmt, wobei die Werte -2,-1,0,1,2 für homozygote Deletion, heterozygote Deletion, diploid, niedriggradige Amplifikation oder hochgradige Amplifikation standen32. Als nächstes führten wir eine Überlebensanalyse unter Verwendung von GISTIC-Scores durch, die eine niedriggradige Deletion/Wildtyp-MYC im Vergleich zu einer Verstärkung/Amplifikation vorhersagen, wobei wir den PANCAN-Datensatz verwendeten. Eine MYC-Amplifikation korrelierte mit einem geringeren Gesamtüberleben (p < 9,784 × 10-11, n = 2628) im Vergleich zu Fällen mit MYC CN WT/geringgradigen Deletionen (n = 1352) (Abb. 1b). Anschließend analysierten wir die Korrelation zwischen den GISTIC-Scores am MYC-Locus und der MYC-mRNA-Expression sowie dem Überleben der Patienten. Es bestand eine starke Korrelation (Spearman r = 0,3339, p < 0,0001, n = 9697) zwischen dem MYC-GISTIC-Score und der MYC-mRNA-Expression (Abb. 1c). Hohe (n = 1762) bzw. niedrige (n = 1776) MYC-mRNA-Konzentrationen waren mit einem geringeren (p < 5,609 × 10-8) Gesamtüberleben verbunden (Abb. 1d). MYC ist also ein lebenswichtiges Onkogen bei vielen menschlichen Malignomen, und die Identifizierung von Mechanismen zur Antagonisierung von MYC bei Krebs könnte therapeutische Anwendungen haben. Die Funktion von MYC ist über evolutionäre Hierarchien hinweg konserviert27,28,29,30,31. Der einfache Lebenszyklus von Protozoen erfordert MYC, um Tochterzellen zu erzeugen, die bei jeder Zellteilung ihren Elternzellen ähneln27,29. Die Evolution von einzelligen zu mehrzelligen Organismen führte zu einem hohen Energieaufwand, um das Chromatin zu öffnen und die nackte DNA freizulegen, so dass Abstammungs-TFs Hunderte von terminalen Differenzierungsgenen binden und aktivieren können, die das Zellschicksal und die Spezialisierung in verschiedene Zellschichten steuern. Für diesen Prozess sind keine aktiv proliferierenden Zellen erforderlich. Daher wird die MYC-vermittelte Proliferation in diesem Stadium wirksam bekämpft33,34 (Abb. 1e). Diese Form des potenten MYC-Antagonismus ist auch für die Existenz der Multizellularität notwendig29,35. Es ist überzeugend, dass die Infektion multizellulärer Organismen mit Protozoenparasiten die Transformation infizierter Zellen in proliferative Zellen durch komplexe Mechanismen fördert, die das MYC-Protein aktivieren und Differenzierungs-TFs unterdrücken27,29,36.

Im Gegensatz zu normalen Zellen durchlaufen maligne Zellen eine Proliferation ohne terminale Differenzierung (Abb. 1e, f). Dieser anomale Prozess hängt stark von der Stabilisierung von MYC und seinen Co-Proteinen ab, die das Zellwachstum und die Zellteilung modulieren17,20,37,38,39. Genetische und epigenetische Veränderungen sorgen dafür, dass es in Krebszellen zu einer anhaltenden Proliferation von Vorläuferzellen kommt, ohne dass eine endgültige Differenzierung stattfindet (Abb. 1e)7. Erstens wird die anhaltende Proliferation durch eine konsistente Hochregulierung und Chromosomenzuwächse des genetischen Locus, der das MYC-Gen kodiert, bei allen menschlichen Malignomen erreicht (Abb. 1a). Eine MYC-Amplifikation sagt ein schlechtes Gesamtüberleben voraus (LogRank p-value = 9,784 × 10-11, n = 3980) (Abb. 1a, b). In Studien mit gentechnisch veränderten Mausmodellen (GEMM) oder Xenotransplantationsmodellen von Krebs führt die Antagonisierung von MYC zu einer nachhaltigen Tumorregression bei mehreren Tumoren39,40,41. So entwickelten Shachaf et al. ein transgenes Mausmodell, das MYC in Hepatozyten unter Verwendung von Tetracyclin-kontrollierter Expression bedingt exprimiert39. Die Inaktivierung von Myc führte zu einer Rückbildung des murinen HCC, wobei die Differenzierung von Hepatozyten und hepatobiliären Zellen zunahm, der HCC-Marker α-Fetoprotein verloren ging und die Proliferation unterdrückt wurde39. In einem Xenograft-PDAC-Modell griffen Zhang et al. die MYC-MAX-Dimerisierung mit einem kleinen Molekül (10058-F4) an, das die Transkriptionsaktivität von MYC unterbricht40. Die Zugabe von 10058-F4 zu Gemcitabin führte zu einer drastischen Abschwächung der Tumorentstehung im Vergleich zur Behandlung mit einem einzigen Wirkstoff40. Soucek et al. setzten bei einem Kras-gesteuerten Mausmodell für Lungenkrebs gezielt MYC ein, indem sie eine dominant-negative MYC-Dimerisierungsdomänenmutante verwendeten, die die Bindung von MYC an das kanonische Myc-E-Box-Reaktionselement „CACGTG“ unterbricht und dadurch die Transaktivierungsaktivität von MYC hemmt41. Die Hemmung der MYC-Transaktivierung erhöhte die Überlebensrate von Mäusen, indem sie das Wachstum von Lungenkrebs beendete41.

Aus einer translationalen Perspektive gibt es verschiedene Herausforderungen bei dem Versuch, MYC pharmakologisch direkt anzugehen42. Die wichtigste Herausforderung besteht darin, dass die Proliferation ein Merkmal normaler Vorläuferzellen ist und eine solche Therapie einen schlechten therapeutischen Index haben könnte20. Außerdem haben Tumore einen heterogenen genetischen Hintergrund, der zu einer anhaltenden MYC-Aktivität beiträgt. Um die Mechanismen zu verstehen, die exzessiven MYC-Aktionen entgegenwirken, ist es daher unerlässlich, die evolutionär konservierten physiologischen Methoden zu definieren, mit denen normale Vorläuferzellen MYC entgegenwirken, um eine intensive Proliferation auszuschalten, und wie diese bei Krebs wiederhergestellt werden können.

Die Beendigung der Proliferation durch Apoptose ist für normale, sich teilende Zellen toxisch

Um den Zusammenhalt und die Integrität zwischen verschiedenen Zelltypen aufrechtzuerhalten, haben multizelluläre Organismen ein System von Kontrollen und Gleichgewichten entwickelt, das unter dem Namen Apoptose bekannt ist43,44. Die Haupt-TFs der Apoptose, p53 (TP53) und sein Kofaktor p16 oder p14ARF (CDKN2A), spielen eine entscheidende Rolle, indem sie wuchernde Zellen zum Stillstand bringen, um die Reparatur von Schäden zu ermöglichen, oder einen geordneten Selbstmord einleiten, wenn solche Schäden nicht repariert werden können45,46. Während der Embryogenese wird die Expression von p53 herunterreguliert, vielleicht weil sich embryonale Stammzellen selbst erneuern, ohne sich exponentiell zu vermehren47,48,49. Funktionelle Studien zur differentiellen Expression von p53 mit Hilfe von Reporter-Assays zeigten eine höhere Expression in späteren Entwicklungsstadien und eine verringerte Expression in endständig differenzierten Zellen48. Während der Zellteilung wirken die p53-Signalwege wirksam gegen die MYC-Signalwege, um die Proliferation zu stoppen, so dass geschädigte Zellen repariert werden können; irreparable Zellen werden durch irreversible Apoptose selbst zerstört, um die Integrität des gesamten Organismus zu schützen43. Da Mäuse mit p53-Knockout (KO) eine normale Entwicklung aufweisen und nicht vergrößert sind50 , zeigt dies, dass die Apoptosewege nicht die dominierenden Mechanismen sind, die von Vorläuferzellen genutzt werden, um die exponentielle Vermehrung zu beenden. So entwickeln Mäuse, bei denen Trp53 und das Phosphatase- und Tensin-Homolog (Pten) doppelt ausgeschaltet sind, Gliomtumore, weil sie MYC nicht antagonisieren können, aber dieser Phänotyp wird nur bei den Trp53- und Pten-Doppelknockouts beobachtet45,46. Bei PDAC ist die häufigste Genmutation KRAS (~92 %). GEMMs, bei denen mutiertes KRAS (KC-Mäuse) in Pankreaszellen exprimiert wird, entwickeln in 30 bis 40 % der Fälle im Alter von 8 bis 12 Monaten PDAC51. Die Hinzufügung der Mutation Trp53 zu den oben genannten GEMM (KPC-Mäuse) erhöht die PDAC-Penetranz und verringert die Überlebensdauer auf ~5 Monate, während KC-Mäuse mit Ink4a-Deletion ~2-3 Monate überleben52,53. Mäuse mit mutiertem Trp53 allein, ohne mutiertes Kras, entwickeln kein PDAC53. Im Gegensatz dazu wurde in Mausmodellen für Eierstockkrebs gezeigt, dass die Inaktivierung von Trp53 zu invasiven Tumoren führt, aber die Tumorentwicklung bei Mäusen mit gleichzeitiger Inaktivierung von Brca1 und Trp5354 beschleunigt wird.

TP53 und CDKN2A sind bei menschlichen Malignomen häufig bi-allel inaktiviert (Abb. 2a). Eine solche Inaktivierung hat erhebliche Auswirkungen auf die Behandlung7. Um die maligne Proliferation zu beenden, zielen herkömmliche Chemotherapeutika auf die Hochregulierung von p53/p16 ab, indem sie zytotoxischen Stress auslösen, der physiologische Aktivatoren dieses Signalwegs nachahmt55. Da bösartige Zellen und normale Zellen im gleichen Milieu koexistieren, hat eine solche Behandlung einen ungünstigen therapeutischen Index, da diese Gene in bösartigen Zellen mutiert/physikalisch nicht verfügbar, in normalen Zellen jedoch intakt sind. Es wurden mehrere Methoden zur Wiedereinschaltung der Apoptose in der Krebstherapie untersucht, aber es war schwierig, dieses grundlegende Problem des therapeutischen Index zu lösen56. Fortschritte in der Genomik weisen darauf hin, dass eine Behandlung mit zytotoxischer Chemotherapie (z. B. Cisplatin) bei Wildtypen der TP53/CDKN2A-Gene, wie bei Hodenkrebs, zu einem vollständigen Ansprechen führt, das das Gesamtüberleben und das krankheitsfreie Überleben verlängert57 (Abb. 2a, b). Bei bösartigen Tumoren mit einem hohen Anteil an TP53/CDKN2A-Inaktivierung treten diese Reaktionen nicht auf, was zu einer Resistenz gegen mehrere Apoptose-basierte Behandlungen führt (breite Chemo- und Strahlenresistenz) (Abb. 2a, b, e, f)7. Selbst verschiedene Tumorarten, die aus demselben Organ stammen, sprechen besser auf die Therapie an, wenn die Apoptosegene intakt sind. So treten beispielsweise TP53- und CDKN2A-Mutationen in ~70 bzw. 90 % der PDAC auf58 (Abb. 2a). Die 5-Jahres-Gesamtüberlebensrate bei PDAC liegt bei ~9 %, selbst wenn man Patienten einschließt, die mit Chemotherapie oder Kombinationstherapien und/oder chirurgischen Eingriffen behandelt werden59,60. Im Gegensatz dazu weisen neuroendokrine Tumoren des Pankreas (PNETs) im Allgemeinen keine TP53-Mutationen auf, zeigen nur minimale Deletionen von CDKN2A61 und haben eine 5-Jahres-Überlebensrate von >50%, wenn sie mit einer Apoptose-induzierenden Therapie behandelt werden62. Auch das Glioblastoma multiform (GBM) weist eine Vielzahl von klinischen, histopathologischen und molekularen Merkmalen auf und weist in ~30 % der primären und ~65 % der sekundären GBM-Fälle TP53-Mutationen auf63,64. Gliomzellen mit WT TP53 reagieren auf zytotoxischen Stress, der durch klinisch verfügbare Chemotherapeutika ausgelöst wird, im Vergleich zu Zellen mit transkriptionell stillgelegter TP53-Mutation65,66,67. Darüber hinaus sensibilisiert die genetische Inaktivierung eines Myc-Allels im Trp53-induzierten Mausmodell für PDAC (KPC) die therapeutische Reaktion auf Gemcitabin40. Daher analysierten wir die genomischen Daten, indem wir die zehn bösartigen Erkrankungen mit einer erhöhten Häufigkeit von TP53/CDKN2A-Veränderungen (TP53/CDKN2A-high) mit den zehn bösartigen Erkrankungen mit einer geringen Häufigkeit von TP53/CDKN2A-Veränderungen (TP53/CDKN2A-low) verglichen (Abb. 2b, c). Wir fanden heraus, dass 7/10 der TP53/CDKN2A-hoch-Krebsarten einen Rückgang des krankheitsfreien und des Gesamtüberlebens hatten, wenn diese Gene mutiert waren (Abb. 2b; Tabelle S1) (p-Werte < 0,05). Auch bei TP53/CDKN2A-armen Fällen kam es zu einem Rückgang des krankheitsfreien und des Gesamtüberlebens, wenn diese Gene verändert waren (p-Werte < 0,05) (Abb. 2c; Tabelle S1). Somit ist die Rate der Veränderungen in Apoptosegenen bei heilbaren bösartigen Erkrankungen (Hodenkrebs/allergische Kinderkrankheit) geringer als bei hochrefraktären/behandlungsresistenten Krebsarten (PDAC/HCC) (Abb. 2g). Während der physiologischen Reifung induziert WT TP53 die irreversible Apoptose von ungesunden Zellen, um die Integrität des gesamten Organismus zu erhalten (Abb. 2h). Im Gegensatz dazu mutiert die onkogene Evolution die Vermittler der Apoptose, was zu einer Resistenz gegenüber der Apoptoseinduktion führt (Abb. 2h).

Genetische und epigenetische Veränderungen von Differenzierungsgenen bei Krebs

Die aggressivsten menschlichen Malignome sind schlecht differenziert13. Während die Differenzierung bei vielen bösartigen Erkrankungen des Menschen zu einer schlechten Überlebensrate beiträgt, sind die Mechanismen, die die Differenzierung in bösartigen Zellen behindern, größtenteils unklar, aber es gibt neue Erkenntnisse5,6,7. Wir haben die wichtigsten Lineage-Master-TFs für die Entwicklung des Eierstocks, der Bauchspeicheldrüse und der Leber anhand veröffentlichter Studien zur Linienkonversion oder Studien mit transgenen Mausmodellen identifiziert6,68,69,70,71,72,73,74 (Tabelle 1). Die zelluläre Differenzierung und die Programme zur Festlegung der Zelllinien werden von dieser Handvoll von Master-TFs und ihren Kofaktoren bestimmt. Während mehrere Kofaktoren eine wichtige Rolle spielen, sind die wichtigsten von ihnen transkriptionelle Koaktivatoren und Corepressoren, die ATP zur Umgestaltung des Chromatins verwenden, um Zielgene an- oder abzuschalten33,34,75. Dementsprechend untersuchten wir die genetischen Veränderungen der Abstammungs-TFs, ihrer Coaktivatoren und Corepressoren in OVC, PDAC und HCC (Tabelle 1).

Da maligne Zellen die Differenzierung nicht vollständig unterdrücken können, da es sich um ein Kontinuum handelt, auf dem alle Zellen existieren, werden Master-TFs, die die Festlegung auf verschiedene Abstammungslinien spezifizieren, durch Mutation fast nie vollständig inaktiviert, sondern sind häufig haploinsuffizient (Abb. 3a; Tabelle 1). Diese Dosisreduzierung reicht aus, um den Fortschritt entlang des Differenzierungskontinuums an seinen proliferativsten Punkten aufzuhalten5,6,7. So war der Verlust von FOXL1 bei OVC häufig (Abb. 3a), und die Häufigkeit des FOXL1-Verlusts war bei schlecht differenzierten OVC am höchsten (Abb. 3b). Dieses Muster war bei GATA4 in PDAC und HCC ähnlich, auch wenn bei diesen bösartigen Erkrankungen nur wenige Patienten über die Stadien I und II hinaus überlebten (Abb. 3b, c). Durch eine Literaturanalyse und die in der UniProt-Datenbank (http://www.uniprot.org/) hinterlegten Daten konnten wir die wichtigsten Interaktionspartner identifizieren, die Koaktivatoren und Corepressoren verschiedener linienspezifischer TFs sind (Tabelle 1). Um die blockierte Differenzierung zu verstärken, wurden die Koaktivatoren häufig inaktiviert und gelöscht (Tabelle 1; Abb. 4a), was die Unterdrückung nachgeschalteter Gene begünstigt, auf die die Schlüssel-TFs abzielen. Neue Erkenntnisse deuten nun darauf hin, dass solche Veränderungen die Wege, die die terminale Differenzierung vermitteln, beeinträchtigen6,7,76. Frühe Entdeckungen der Funktionen dieser Koaktivatorenzyme zeigten, dass ihre Rolle in der Physiologie darin besteht, ATP zu nutzen, um Histon-DNA-Wechselwirkungen zu mobilisieren, so dass nackte DNA freigelegt wird, wodurch TFs an Zielgene binden und diese aktivieren können33,34,75,77. Dieser Prozess ist in der Evolution von der Hefe78, einem der einfachsten Metazoen, bis zum Homo sapiens77 erhalten geblieben. Die Inaktivierung dieser Gene bei Krebs könnte ein Versuch sein, die Fähigkeit von Koaktivatoren zu beeinträchtigen, DNA für Master-TFs freizulegen, die nachgeschaltete Gene aktivieren. Ein wichtiges Indiz für diese Hypothese ist die Tatsache, dass die Master-TFs der Abstammungslinie selektiv bestimmte Koaktivatoren nutzen, um die Aktivierung von Abstammungsgenen zu vermitteln (Tabelle 1). Ein weiteres Indiz ist, dass bösartige Zellen dazu neigen, ein Allel der stammbaumspezifischen TFs zu verlieren, ein Ereignis, das möglicherweise ausreicht, um eine stammbaumspezifische Festlegung zu ermöglichen, aber nicht für eine terminale Differenzierung ausreicht6,7 (Abb. 3a; Tabelle 1). So benötigen Lebervorläufer beispielsweise eine Kooperation zwischen GATA4 und FOXA1, um Koaktivatoren (z. B. ARID1A) zu rekrutieren und die Aktivierung von Genen zur Hepatozytendifferenzierung zu vermitteln. Bei HCC ist der heterozygote Verlust von GATA4 häufig (68 %, n = 366, Abb. 3a; Tabelle 1) und inaktivierende Mutationen in ARID1A sind häufig (44 %, n = 366, Abb. 4a; Tabelle 1)6. In Lebern mit leberbedingter Haploinsuffizienz von Gata4 oder Arid1a ist die hepatische Differenzierung beeinträchtigt und die Proliferation verstärkt6,76,79. Darüber hinaus aktiviert die Wiedereinführung von GATA4 in HCC mit GATA4-Mangel oder von ARID1A in HCC mit ARID1A-Mutation, aber intaktem GATA4, Hunderte von Genen für die Epitheldifferenzierung von Hepatozyten6. Zu den Haupt-TFs der Bauchspeicheldrüsenabstammung gehören GATA4 und GATA680,81. Kopienzahlverluste eines Allels dieser Faktoren werden bei PDAC beobachtet, wobei auch Funktionsverlustmutationen bei Koaktivatoren beobachtet werden (Tabelle 1; Abb. 3a, 4a). Allerdings wiesen PDACs auch eine hohe Amplifikation oder Verstärkung von GATA4 und GATA6 auf, was darauf hindeutet, dass diese TFs den Pankreaskrebszellen in bestimmten Fällen einen Wachstumsvorteil verschaffen können. Bei OVC geht häufig ein Allel des ovariellen Master-TFs FOXL182,83 verloren (80 %, Abb. 3a; Tabelle 1 n = 316), während Koaktivatoren wie ARID3A und ARID3B häufig inaktiviert sind (Tabelle 1; Abb. 4a). Im Kern der malignen Transformation führt die Behinderung der Differenzierung also routinemäßig zu einer verstärkten malignen Proliferation und wird durch die Haploinsuffizienz von Master-TFs und die Inaktivierung der Koaktivatoren, die sie nutzen, erreicht. Dieses Verständnis könnte zu Behandlungen führen, die darauf abzielen, die Vorwärtsdifferenzierung als Alternative zur Apoptose als Mittel zur Beendigung der malignen Proliferation wieder zu aktivieren.

Korepressorenenzyme: neue Ziele für differenzierungswiederherstellende Onkotherapie

Ein Enhanceosom besteht aus Multiproteinkomplexen, die zusammenarbeiten, um Gene einer bestimmten Abstammungslinie zu aktivieren84,85, z.B., Hepatische Enhanceosome aktivieren Hepatozytengene6, während Pankreas- und Ovarial-Enhanceosome Gene der Bauchspeicheldrüse86 bzw. der Eierstöcke87 aktivieren. Eine genetische Störung dieser Zusammenarbeit kann den Inhalt dieser Proteinknotenpunkte von Koaktivatoren zu Corepressoren verschieben, die stattdessen Gene der Zelllinie unterdrücken76,88,89. Eine solche Unterdrückung wird außerdem durch den inhärent geschlossenen Chromatin-Status von terminalen Differenzierungsgenen ermöglicht, im Gegensatz zu inhärent offenem Chromatin bei Proliferations- und frühen Differenzierungsgenen6,7,90.

Für eine exponentielle Proliferation, die von der Vorwärtsdifferenzierung entkoppelt ist, ist ein hohes Maß an Corepressor-Aktivität für das epigenetische Silencing von Abstammungsdifferenzierungsgenen erforderlich. Folglich wird eine abweichende Corepressor-Aktivität häufig in bösartigen Zellen beobachtet, wo Hunderte von Genen der terminalen Differenzierung eine Anhäufung von aktiven Corepressoren aufweisen6,89. Im Gegensatz zu Koaktivatoren, die häufig durch genetische Mutationen/Deletionen6 inaktiviert werden, sind Corepressoren in malignen Zellen häufig entweder vom Wildtyp oder amplifiziert (Tabelle 1; Abb. 4b). Das Enzym DNA-Methyltransferase 1 (DNMT1) ist ein Corepressor für die Master-TF und auch die Erhaltungs-Methyltransferase, die die CpG-Methylierung auf dem neu synthetisierten DNA-Strang rekapituliert, wenn Zellen Teilungszyklen durchlaufen91,92,93. In den PANCAN-Daten von TCGA sind hohe DNMT1-Konzentrationen mit einem schlechten Überleben verbunden (p < 0,00001, n = 5145), verglichen mit Fällen mit niedrigen DNMT1-Konzentrationen (n = 5199) (Abb. 5a). Dies deutet auf eine wichtige Rolle dieses Enzyms bei zahlreichen menschlichen Krebsarten hin. Daher wurden in den letzten zehn Jahren zahlreiche Studien durchgeführt, um therapeutische Maßnahmen zu entwickeln, die auf DNMT1 in der Krebstherapie abzielen94,95,96,97,98,99,100,101,102. In ähnlicher Weise arbeitet Ubiquitin-like, containing PHD and RING finger domains, 1, (UHRF1) eng mit DNMT1 bei der Regulierung der DNA-Methylierung zusammen103,104. Wir analysierten die Expressionsniveaus von UHRF1 im PANCAN-Datensatz und stellten fest, dass hohe UHRF1-Expressionsniveaus (p < 0,0001, n = 5150) im Vergleich zu niedrigen Niveaus (n = 5189) schlechte Überlebensraten vorhersagten (Abb. 5b). 5b), was die Bedeutung dieser Methylierungsgene bei menschlichen Krebserkrankungen verdeutlicht.

DNMT1-Depletion ohne Zytotoxizität hat sogar beim myelodysplastischen Syndrom (MDS) und der akuten myeloischen Leukämie (AML) mit Defekten im p53-System therapeutische Vorteile102,105, und es laufen mehrere klinische Studien, um die DNMT1-Entfernung in der Krebstherapie zu untersuchen (obwohl Decitabin und 5-Azacytidin, die zur DNMT1-Entfernung eingesetzt werden, pharmakologische Einschränkungen aufweisen, die ihre Fähigkeit zur DNMT1-Entfernung aus soliden Tumoren beeinträchtigen können) (Tabelle 2). Bei der akuten promyelozytären Leukämie (APL) werden vollständige Remissionen durch die Kombination von Arsen mit Retinsäure erreicht, um Co-Repressoren zu hemmen, die am Leukämie-Fusionsprotein PML-RARA rekrutiert werden106,107. Da Co-Repressoren nicht mutiert sind und bei Krebs eine abweichende Aktivität aufweisen, sind sie ausreichende und logische molekulare Ziele, die terminale Differenzierungsgene für p53-Zellzyklusausgänge ansprechen können7,89,99,100,102,105,108,109,110,111 (Tabelle 2; Abb. 5c, d).

Verschiedene andere Corepressoren wurden ebenfalls als potenzielle molekulare Ziele für die epigenetische Therapie von Krebs untersucht. Beispielsweise sind Histondeacetylase (HDAC)-Enzyme wichtige Corepressoren, die in TF-Hubs vieler menschlicher Malignome rekrutiert werden und als epigenetische Suppressoren der Genexpression bekannt sind5,6,88,89. In vielen präklinischen Studien wurden HDAC-Enzyme als potenzielle Auslöser der Zelldifferenzierung untersucht94,95. Ein Problem bei der gezielten Beeinflussung von HDACs sind jedoch ihre pleiotropen zellulären Funktionen – selbst eine zielgerichtete Aktivität kann daher zu unbeabsichtigten Nebenwirkungen führen. Andere häufige Corepressoren, die in vielen menschlichen Malignomen hochreguliert werden, sind Lysindemethylase-Enzyme wie KDM1A (Abb. 4b). Verschiedene Studien haben gezeigt, dass die pharmakologische Behandlung von KDM1A eine Differenzierung induziert, und entsprechende klinische Studien laufen derzeit112,113,114,115,116. Carugo et al. wiesen kürzlich in einem in-vivo-Screening mit hohem Durchsatz einen Zusammenhang zwischen dem Korepressor WDR5 und der anhaltenden MYC-vermittelten Proliferation von PDAC nach117. Die Unterbrechung von WDR5 durch Inhibitionstests führte zu einer Unterbrechung der Tumorprogression und einer Verlängerung der Überlebenszeit in PDX-Mausmodellen von PDAC117. In dieser systematischen Übersichtsarbeit haben wir weitere Corepressoren dokumentiert, die in den Master-TF-Hubs vieler menschlicher Malignome rekrutiert werden und eine zusätzliche genetische und pharmakologische Validierung als molekulare Zielmoleküle zur Verbesserung der Differenzierung erfordern. Dazu gehören HES1, BAZ1A/B, BAZ2A, EED, SUZ12 und UHRF1 (Abb. 4b, 5b; Tabelle 1). Außerdem wurde festgestellt, dass die Hochregulierung dieser Corepressoren mit fortgeschrittenen klinischen Krankheitsstadien zusammenhängt, was auf eine direkte Wirkung auf die Unterdrückung der Differenzierung hindeutet. So wurde beispielsweise HES1 als der am häufigsten hochregulierte Corepressor in OVC gefunden (Abb. 4b), und OVC im Stadium III und IV wiesen höhere HES1-Zuwächse auf als in den Stadien I und II (Abb. 4c). Daher könnte eine HES1-Hemmungstherapie für die Differenzierungstherapie von OVC entscheidend sein. Dieses Muster wurde auch für BAZ1B in PDAC und KDM1B in HCC beobachtet (Abb. 4b, d, e). Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass bei diesen malignen Erkrankungen die gezielte Beeinflussung dieser Schlüsselenzyme zur Differenzierungsinduktion zusätzliche therapeutische Strategien bieten könnte, die Defekte im p53-System umgehen.