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Einleitung: Mehr als 50% aller Patienten mit Prostatakarzinom (PCa) weisen eine TMPRSS2:ERG(T:E)-Genfusion zwischen TMPRSS2 (eine postataspezifische und androgenabhängige transmembrane Serinprotease) und ERG (ETS-related gene (ERG) Transkriptionsfaktor) auf. Diese Genfusion führt vor allem zu einer androgen-induzierten Überexpression von ERG in eigentlich ERG-negativen Prostatazellen und induziert u.a. die Zellproliferation und – invasion, so dass ein Zusammenhang zwischen Genfusion und der Entstehung sowie dem Voranschreiten des PCa vermutet wird.

In in vitro Experimenten werden Auswirkungen dieser Genfusion in der Regel durch eine artifizielle ERG-Überexpression untersucht. Hierbei wird jedoch vernachlässigt, dass die Genfusion neben der Induktion von ERG auch den Verlust eines erheblichen Teils des Chromosoms 21 aufweist. In diesem Bereich von ca. 3 Mio. Basen befindet sich eine Vielzahl weiterer Gene, deren Verlust durch die Genfusion in solchen Versuchen unberücksichtigt bleiben würde. Ziel des Projekts war der Einbau einer stabilen T:E-Genfusion auf DNA-Ebene und somit die umfassende Imitation der genomischen Veränderung in vivo.

Methoden: Für die CRIPSR/Cas9 vermittelte Einführung der T:E-Genfusion wurde ein Donorkonstrukt designt, in dem eine Selektionskassette von homologen Sequenzen der Fusionsbruchpunkte der beiden Gene flankiert wird. Auf diese Weise wird der Bruchpunkt einer T:E-Fusion eingerahmt, während der Bereich zwischen den Genen aus dem Genom entfernt wird. Mittels Transfektion wurde dieses Konstrukt in LNCaP-Zellen eingebracht und die Zellen selektioniert. Der Nachweis der Fusion erfolgte durch molekularbiologische Analysen.

Ergebnisse: Selektionsresistente Zellen deuten auf einen stabilen Einbau der Kassette hin. Die T:E-Fusion durch homologe Rekombination (HDR) konnte mittels qPCR validiert und eine klonale Zelllinie der fusionsenthaltenden LNCaP Zellen (LNCaP-T:E) generiert werden.

Diskussion: Durch den CRISPR/Cas9-basierten Ansatz ist es zum ersten Mal gelungen, die Fusion von TMPRSS2:ERG gezielt in humanen Zellen zu etablieren. Dies ermöglicht umfassende Analysen zur Auswirkung der T:E-Fusion im PCa, z.B. erhöhtes, invasives Potential. Gleichzeitig stellt diese Methodik ein Tool zur Transition primärer epithelialer Prostatazellen in PCa-Zellen dar, um präklinische Modelle vor allem im Stadium des frühen PCa für Forschungszwecke zu generieren.