The Effect of Oncogenic Alterations on Phenotype Profiles in Colorectal Cancer Cells – a Pooled Single-Cell Screen

Kolorektaler Krebs zählt weltweit zu den häufigsten krebsbedingten Todesursachen und ist durch hohe molekulare und phänotypische Heterogenität gekennzeichnet. In dieser Arbeit wurde ein experimenteller Workflow entwickelt, der gezielte kanzerogene Veränderungen in menschlichen Darmepithelzellen mithilfe muriner, ecotroper, pseudotypisierter Lentiviren ermöglicht. Das System erlaubt ein skalierbares, gepooltes Onkogen-Screening mit stabilen genomischen Veränderungen in verschiedenen Gewebetypen. Durch spezifisch codierte Transgene konnten mehrere Perturbationen parallel analysiert werden. In Kombination mit Genexpressions- und targeted Libraries sowie Einzelzell-RNA-Sequenzierung entstand ein Datensatz mit 50 Transgenen in fünf Zelllinien, die die Mutationsvielfalt fortgeschrittener kolorektaler Karzinome abbilden. Mithilfe von scVI und linearem Decoder wurden zehn onkogen-aktivierte Transkriptionsmodule (TMO) identifiziert, die transkriptionelle und phänotypische Vielfalt beschreiben. Diese wurden experimentell validiert, indem funktionelle Assays prüften, ob sich die vorhergesagten Phänotypen im Zellverhalten widerspiegeln. Die hohe Übereinstimmung bestätigte die Aussagekraft des Modells, während einzelne Abweichungen die Bedeutung integrativer Multi-Omics-Ansätze unterstreichen. Insgesamt etabliert die Arbeit eine Methode zur gepoolten funktionellen Genomik onkogener Veränderungen im Darmepithel basierend auf Perturb-seq. Der modulare Ansatz ist auf verschiedene Krebsarten übertragbar und unterstützt die Integration molekularer und phänotypischer Daten. Damit trägt die Studie zu einem besseren Verständnis der Tumorheterogenität bei und liefert Grundlagen für präzisere Diagnostik, Therapieentscheidungen und Prognosen.