Darmkrebs ist eine heterogene Erkrankung, bei der Tumore durch unterschiedliche Kombinationen onkogener Veränderungen geprägt werden. Transkriptombasierte molekulare Subtypen erfassen diese Vielfalt, lassen jedoch offen, wie spezifische Onkogene transkriptionelle Phänotypen formen und welchen Einfluss sie auf Tumorverhalten und klinische Verläufe haben. In dieser Arbeit stelle ich einen perturbationsbasierten Ansatz zur systematischen Untersuchung onkogener Effekte im kolorektalen Karzinom und ihrer klinischen Relevanz vor. Hierzu wurde ein gepooltes Einzelzell-Screening mit einer gebarcodeten Bibliothek aus 50 Onkogenen, ihren Proto-Onkogenen und einer Kontrolle in fünf Darmkrebs-Zelllinien durchgeführt. Die resultierenden Phänotypen wurden mittels Einzelzell-RNA-Sequenzierung und Massenzytometrie analysiert. Zur Quantifizierung onkogeninduzierter transkriptioneller Veränderungen entwickelte ich einen Cancerous Potential Score, der Verschiebungen entlang einer Differenzierungs-Entdifferenzierungsachse abbildet. Zur Identifizierung gemeinsamer transkriptioneller Programme über Onkogene und Zelllinien hinweg setzte ich einen konditionalen variationalen Autoencoder mit linearem Decoder ein. Dieser Ansatz identifizierte zehn phänotypische Module, die krebsrelevante Prozesse wie Entzündungsreaktionen, Replikationsstress und epithelial-mesenchymale Transition repräsentieren. Die Analyse ihrer Kontextabhängigkeit und klinischen Assoziationen zeigte, dass mehrere Module prognostische Aussagekraft für das rezidivfreie Überleben über verschiedene Patientenkohorten hinweg besitzen und zusätzliche Informationen gegenüber etablierten Subtypklassifikationen liefern. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, wie Onkogene transkriptionelle Phänotypen im Darmkrebs prägen, und etabliert ein modulares Framework zur Charakterisierung von Tumorheterogenität mit Potenzial für Stratifizierung von Patienten.
Viola Hollek (Fri,) studied this question.