Die Hemmung der Histon-Methyltransferase EHMT2 potenziert die antiproliferative Wirkung von HDAC Inhibitoren im kolorektalen Karzinom

Einleitung:

Histon-Deacetylasen (HDAC) regulieren die Transkription von Genen, indem sie die Bindungsstärke von DNA zu Histonen modifizieren. In gastrointestinalen Tumoren sind HDACs überexprimiert und spielen eine bedeutende Rolle in der Tumorpathogenese. Jedoch zeigen klinische Studien, dass eine Monotherapie mit HDAC-Inhibitoren beim kolorektalen Karzinom (KRK) keinen Überlebensvorteil erwirkt.

Ziele:

Es sollen epigenetische Regulatoren identifiziert werden, deren funktionelle Depletion die antiproliferative Wirkung von HDAC Inhibitoren beim KRK verstärken können. Der Mechanismus dieser synergistischen Interaktion soll aufgeklärt und an translationalen Modellen des KRKs validiert werden.

Methodik:

Durchführung eines gepoolten CRISPR/Cas9 Knockout Screens mit einer fokussierten sgRNA Bibliothek gegen > 600 epigenetische Regulatoren in einer KRK-Zelllinie. Validierung der Kandidatengene mit deren pharmakologischen Inhibitoren in Kombination mit HDAC- Inhibitoren. Aufklärung des Mechanismus durch Analyse von Autophagie-, Apoptose- und Zellzyklusmarkern mittels Western Blot.

Ergebnisse:

Im CRISPR/Cas9 Screen wurden zwei spezifische Histonmethyltransferasen (EHMT1/2) identifiziert, deren Depletion die Wirkung von HDAC-Inhibitoren signifikant verstärken. Bioinformatische Analysen zeigten, dass die Expression der Kandidatengene beim KRK im Vergleich zum normalen Darmgewebe deutlich erhöht ist. Die im Screen beobachtete synergistische Interaktion konnte mittels pharmakologischer Inhibitoren der Histonmethyltransferasen in mehreren KRK-Zelllinien bestätigt werden. Der zugrunde liegende Mechanismus war eine parallele Induktion von Zellzyklusarrest (p21 und CyclinD1) und Autophagie (LC3B-II) durch die Kombinationstherapie.

Schlussfolgerung:

Die kombinierte Behandlung mit einem HDAC- und Histonmethyltransferase-Inhibitor bewirkt eine synergistische Reduktion der Proliferation von KRK-Zellen. Der molekulare Mechanismus ist eine parallele Induktion zweier zentraler biologischer Prozesse, die das Wachstum von Zellen limitieren. Die Ergebnisse werden nun an translationalen Organoid-Modellen des KRKs validiert.