Systematic Identification of Driver Networks in Cancer

NIH RePORTER · NIH · U54 · $535,203 · view on reporter.nih.gov ↗

Abstract

PROJECT 1: SYSTEMATIC IDENTIFICATION OF DRIVER NETWORKS IN CANCER   SUMMARY  A vast number of mutations contribute to cancer, but the observed non­random combinations of those leading  to  transformation  highlight  the  importance  of  hallmark  pathways  and  networks  in  cancer  progression.  While  many pathways have been implicated in cancer, attributes such as tumor heterogeneity, tissue of origin, and  degree of progression lead to each case exhibiting a unique subset of altered pathways. Taken together, this  diversity  among  cancer  types  and  their  origins  has  complicated  the  development  of  targeted  cancer  treatments. We propose here to systematically identify the protein networks that drive cancer, across a range  of  tumor  types  starting  with  head  and  neck  squamous  cell  carcinoma  (HNSCC)  and  breast  cancer  (BC).  Coupled  with  functional  validation  and  high­resolution  structural  analysis  of  the  key  protein  interactions  and  complexes, we anticipate major insights into the underlying tumor biology as well as the potential to unravel  genetic vulnerabilities of therapeutic relevance.   In ​Project 1​, CCMI investigators will build a physical interaction mapping pipeline focused on understanding  the  underlying  network  biology  behind  cancer.  To  this  end,  we  are  targeting  80  genes  genetically  linked  to  either HNSCC or BC and subjecting the wild­type proteins and numerous mutant forms to affinity purification  mass spectrometry (AP­MS) in a panel of relevant cancer subtype cell lines (​Aim 1​). To complement these  data we will perform functional kinome screens using the high throughput kinase­activity mapping (HT­KAM)  platform, which will quantify how kinase signaling networks are rewired by different protein mutations, and in  different cellular backgrounds. Next, we will use the computational technique of network propagation to define  the major mutated driver pathways underlying each disease subtype, in which physical protein interactions are  integrated  with  somatic  and  germline  mutations  identified  in  tumor  genomes.  The  results  of  this  network  characterization (​Aim 1​) and integrative analysis (​Aim 2​) will identify network components that could serve as  targets for therapeutic intervention; in ​Aim 3 we will perform cellular assays to validate these network targets.  Lastly,  in  ​Aim  4  ​we  will  use  cryogenic  electron  microscopy  (cryo­EM)  to  structurally  characterize  therapeutically actionable protein complexes and develop technology to enable the screening of many more.  Successful completion of this work will yield a network mapping pipeline that can be extended to many cancer  types and will aid in the rational selection of therapeutic targets with greater precision and speed.

Key facts

NIH application ID
10142444
Project number
5U54CA209891-05
Recipient
UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN FRANCISCO
Principal Investigator
Nevan J Krogan
Activity code
U54
Funding institute
NIH
Fiscal year
2021
Award amount
$535,203
Award type
5
Project period
2017-05-11 → 2022-04-30