Pancreatic cancer patients have a poor prognosis with a 5-year survival rate below 5%. Next generation sequencing of human tumour samples provided scientists with a wealth of novel candidate genes, which still require the validation for their relevance in cancer biology. Genetically engineered mouse models have opened the possibility to study gene function during tumorigenesis at unprecedented depth; however, generation of alleles/models is limited by the long duration and high expenses for the mouse line maintenance. Here, we have developed a method for transfection-based in vivo delivery of multiplexed CRISPR/Cas9 target vectors in mice, which enabled the high-throughput study of candidate genes in pancreatic cancer. We have found that simultaneous CRISPR/Cas9 gene editing of multiple relevant tumour suppressor genes in single cells of the pancreas led to a significantly shortened time to cancer development compared to a control cohort. The possibility to inactivate several genetic target sites in one cell allowed the fast generation of complex cancer genotypes in adult mice, thus recapitulating sporadic somatic mutations seen in cancer patients. We further demonstrated important applications of multiplexed in vivo CRISPR/Cas9 gene editing in cancer research, such as combinatorial gene editing, in vivo synthetic lethality screening and phylogenetic studies on individual cancer founding clones. CRISPR/Cas9 multiplexing substantiated negative selection of lethal Brca2-inactivation in a pure KrasG12D background. Furthermore, unique CRISPR-induced mutational signatures were exploited to phylogenetically trace metastatic cancer clones and revealed the evolutionary origin of distinct morphological phenotypes in one cultured cancer sample. Additionally, multiplexed CRISPR/Cas9 delivery induced somatic intra- as well as inter-chromosomal rearrangements, offering for the first time the opportunity to model this frequent phenomenon in the adult mouse pancreas. In summary, we have established a transfection-based methodology for the mosaic delivery of multiple CRISPR/Cas9 vectors into individual pancreatic cells of adult mice, mimicking the stochastic nature of human tumorigenesis. Our pancreatic cancer model will increase the speed and the scalability for generating complex pancreatic cancer genotypes in mice. Thus, this advancement will open the possibility for basic research to study functional genomics and translational research to gain insights into different critical biological aspects of pancreatic cancer.      «

Pancreatic cancer patients have a poor prognosis with a 5-year survival rate below 5%. Next generation sequencing of human tumour samples provided scientists with a wealth of novel candidate genes, which still require the validation for their relevance in cancer biology. Genetically engineered mouse models have opened the possibility to study gene function during tumorigenesis at unprecedented depth; however, generation of alleles/models is limited by the long duration and high expenses for the...     »

Das Pankreaskarzinom besitzt eine äußerst schlechte Prognose für Patienten. Next-Generation Sequenziertechnologien haben zu einem starken Anstieg von neuen Kandidatengenen aus Patiententumoren geführt, welche allerdings noch auf ihre biologische Relevanz für den Krebs untersucht werden müssen. Transgene Mausmodelle haben zu einem tieferen Verständnis der Funktion von Genen in der Entstehung von Krebs geführt. Jedoch sind traditionelle Mausmodelle für die große Zahl an Kandidat-Genen sehr teuer und die Erhaltung von komplexen Mausgenotypen aufwendig. Hier stellen wir ein neues Modell des Pankreaskarzinoms durch parallele Transfektion von multiplen CRISPR/Cas9 Vektoren in adulten Mäusen vor, welches eine beschleunigte Analyse von potenziellen Krebsfaktoren ermöglicht. Die synchrone Editierung von vielen Pankreaskrebs-relevanten Zielgenen in einzelnen Zellen des adulten Pankreas führte zu einer signifikanten Verkürzung der Zeit zur Tumorentstehung im Vergleich zu einer äquivalenten Kontrollgruppe. Die Möglichkeit, viele Tumorsuppressorgene in einer Zelle gleichzeitig zu inaktivieren beschleunigt die Herstellung von komplexen Krebs-Genotypen in Mäusen. Unser Krebsmodell ist geeignet für die Erforschung von kombinatorischen Gennetzwerken, und ermöglicht die Untersuchung der metastatischen und morphologischen Evolution von Krebseinzelzellklonen, sowie die Durchführung von Screens für die Entdeckung von synthetisch letalen Krebsfaktoren in Mäusen. Gemultiplexte CRISPR/Cas9 Geneditierung bestätigte die negative in vivo Selektion der Brca2 Inaktivierung im reinen KrasG12D Hintergrund. Weiters konnte durch die einzigartigen CRISPR/Cas9-induzierten Mutationssignaturen die phylogenetische Abstammung einzelner metastasierten Krebszellklone, als auch die Evolution eines morphologisch unterschiedlichen Tumors untersucht werden. Die parallele Transfektion von CRISPR/Cas9 konnte intra- als auch inter-chromosomale Strukturveränderungen in den Pankreastumoren induzieren, wobei eine erste Grundlage für die Erforschung dieser Phänomene im adulten Organ geschaffen wurde. Zusammenfassend haben wir eine Transfektion-basierende Methode zur Einbringung von multiplen CRISPR/Cas9 Vektoren zur simultanen Veränderung von mehreren Kandidatengenen in individuellen Pankreaszellen der adulten Maus entwickelt, um deren Validierung und Durchsatz zu beschleunigen. Unser Krebsmodell erlaubt daher die Charakterisierung von kritischen biologischen und klinischen Eigenschaften des Pankreaskarzinoms, welche für die präklinische Forschung von höchstem Interesse sind.     «

Das Pankreaskarzinom besitzt eine äußerst schlechte Prognose für Patienten. Next-Generation Sequenziertechnologien haben zu einem starken Anstieg von neuen Kandidatengenen aus Patiententumoren geführt, welche allerdings noch auf ihre biologische Relevanz für den Krebs untersucht werden müssen. Transgene Mausmodelle haben zu einem tieferen Verständnis der Funktion von Genen in der Entstehung von Krebs geführt. Jedoch sind traditionelle Mausmodelle für die große Zahl an Kandidat-Genen sehr teuer u...     »