Nutzung der MET-Onkogen-Abhängigkeit im HgfxCdk4R24C-Mausmelanom-Modell zur Untersuchung der Therapieresistenz gegenüber multimodalen immuntherapeutischen Strategien

Das metastasierende maligne Melanom ist ein hochaggressiver und chemoresistenter Hautkrebs mit schlechten klinischen Ergebnissen. In den letzten Jahren wurden bedeutende Durchbrüche bei der Behandlung dieser verheerenden Krankheit erzielt. Kleinmolekulare Inhibitoren gegen die mutierten BRAF- oder MEK-Kinasen und die Antikörper-vermittelte Blockade negativer Immun-Checkpoint-Moleküle wie CTLA-4 und PD-1/PD-L1 verlängern die Gesamtüberlebensraten, aber die erworbene Resistenz gegen diese zielgerichteten Therapien ist das größte Hindernis für langfristige Remissionen trotz tiefgreifender anfänglicher Reaktionen. Jüngste Studien, darunter auch unsere, haben verschiedene Mechanismen der Resistenz gegen Signalinhibitoren und Immuntherapien beim Melanom identifiziert. Wir fanden heraus, dass die phänotypische Plastizität von Melanomzellen, die durch eine proinflammatorische Tumormikroumgebung verursacht wird, einen kritischen Weg darstellt, um einer gegen melanozytäre Antigene gerichteten gezielten T-Zell-Immuntherapie durch reversible Dedifferenzierung zu widerstehen, ohne dass dafür erworbene sekundäre, fest verdrahtete genetische Aberrationen erforderlich sind (Landsberg, , Hölzel, Tüting. Nature 2012). In diesem Projekt wollen wir unsere zentrale Hypothese überprüfen, dass rationale multimodale Therapieschemata, die gezielte Signalhemmung mit immuntherapeutischen Ansätzen kombinieren, eine Strategie zur Bekämpfung genetischer und nicht-genetischer Tumorheterogenität darstellen, um dauerhaftere Reaktionen beim Melanom zu erzielen.Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir die onkogene Abhängigkeit von der MET-Rezeptor-Tyrosinkinase in unserem HgfxCdk4R24C-Mausmelanom-Modell ausgenutzt und das CRIPSR/Cas9-Genome-Engineering eingeführt, um eine schnelle modulare Pipeline zur Untersuchung klinisch relevanter Determinanten des Ansprechens auf multimodale immuntherapeutische Therapien zu entwickeln. Wir stellen die Hypothese auf, dass eine gezielte Hemmung der onkogenen MET-Signalübertragung mit einer gegen das melanozytäre Antigen gp100 gerichteten T-Zell-Therapie synergistisch wirkt, und wir werden untersuchen, wie phänotypische Plastizität und genetisch hergestellte gp100-Verlustvarianten zusammenwirken, um dieser Immuntherapie zu widerstehen. Wir erwarten neue Erkenntnisse über die dynamische Entwicklung der genetischen und nicht-genetischen Melanomheterogenität in einem präklinischen therapeutischen In-vivo-Modell mit kombinierter MET-Signalhemmung und Immuntherapie. Unser langfristiges Ziel ist es, neue Strategien zu entwickeln, die in eine verbesserte klinische Behandlung umgesetzt werden können. Da MET auch bei anderen Krebsarten wie dem hepatozellulären Karzinom und Lungenkrebs eine entscheidende Rolle spielt, sind wir davon überzeugt, dass unsere Erkenntnisse über das Melanom hinaus von Bedeutung sein werden.

Exploiting MET oncogene addiction in the HgfxCdk4R24C murine melanoma model to study therapy resistance to multimodal immunotherapeutic strategies

Metastatic malignant melanoma is a highly aggressive and chemoresistant skin cancer with poor clinical outcome. Significant breakthroughs in the treatment of this devastating disease have been achieved in the recent years. Small molecule inhibitors against the mutated BRAF or MEK kinases and antibody-mediate blockade of negative immune checkpoint molecules like CTLA-4 and PD-1/PD-L1 prolong overall survival rates, but acquired resistance to these targeted therapies is the major obstacle for long-term remissions despite profound initial responses. Recent studies including ours identified diverse mechanisms of resistance to signaling inhibitors and immunotherapies in melanoma. We found that phenotypic plasticity of melanoma cells caused by a proinflammatory tumor microenvironment represents a critical route to resist a targeted T-cell immunotherapy directed against melanocytic antigens through reversible dedifferentiation without the need for acquired secondary hardwired genetic aberrations (Landsberg, , Hölzel, Tüting. Nature 2012). In this project we aim to scrutinize our central hypothesis that rational multimodal regimens combining targeted signaling inhibition with immunotherapeutic approaches represent a strategy to combat genetic and non-genetic tumor heterogeneity to achieve more durable responses in melanoma.To accomplish this goal we exploited oncogene addiction to the MET receptor tyrosine kinase in our HgfxCdk4R24C murine melanoma model and implemented CRIPSR/Cas9 genome engineering to establish a rapid modular pipeline to probe clinically relevant determinants of responsiveness to multimodal immunotherapeutic regimens. We hypothesize that targeted inhibition of oncogenic MET signaling synergizes with a T-cell therapy directed against the gp100 melanocytic antigen and we will explore how phenotypic plasticity and genetically engineered gp100 loss variants interplay to resist this immunotherapy. We expect to provide novel insight into the dynamic evolution of genetic and non-genetic melanoma heterogeneity in a preclinical therapeutic in vivo model of combined MET signaling inhibition and immunotherapy. Our long-term goal is to delineate new strategies that can be translated to improved clinical care. As MET plays a critical role in other cancers like hepatocellular carcinoma and lung cancer, we are convinced that our findings will have implications beyond melanoma.