Projekte der Arbeitsgruppe um PD Dr. Hedwig Deubzer

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"Liquid Biopsies" für die Neuroblastom-Therapie

Flüssigbiopsien in der molekularen Diagnostik
Flüssigbiopsien in der molekularen Diagnostik

Die Analyse von zellfreien Nukleinsäuren (DNAs, RNAs), zirkulierenden Tumorzellen, disseminierten Tumorzellen und extrazellulären Vesikeln wie Exosomen in Knochenmark, Blut und/oder Urin könnte einen bedeutenden Beitrag zur Erkennung von intratumoraler Heterogenität, Tumordynamik und Therapiesensitivität/-resistenz leisten. Unser Ziel ist, bisherige Lücken in der molekulare Neuroblastom-Diagnostik durch die Charakterisierung dieser Flüssigbiopsien, die im Vergleich zur Gewinnung von solidem Tumormaterial risikoarm, schmerzfrei und wenig kostenintensiv sind, zu schließen. Flüssigbiopsien ermöglichen eine fortlaufende Überwachung des Krankheitsverlaufs und erlauben, so erforderlich, somit eine frühzeitige Anpassung des Behandlungsplans. Flüssigbiopsien haben somit eine besondere Bedeutung als Grundlage für die personalisierte Therapie von Kindern mit einer Hochrisiko-Neuroblastom Erkrankung.

Charakterisierung des Neuroblastom-Metaboloms

Diese Abbildung zeigt eine Illustration zu Metabolomics-Analysen
Illustration zu Metabolomics-Analysen

Metabolomik ist eine vielversprechende neue OMICS-Technologie für die Erforschung von Krebserkrankungen. Mit ihrer Hilfe können einzigartige Metabolit-Signaturen in biologischen Systemen identifiziert werden. Da bereits kleine enzymatische Veränderungen große Auswirkungen auf Metabolit-Spiegel haben können, wird das metabolische Profil als Summe eines biologischen Systems betrachtet. Es spiegelt Veränderungen auf Genom-, Epigenom-, Transkriptom- und Proteinebene ebenso wie die Interaktionen einer Zelle mit seinem Mikroenvironment wider und charakterisiert somit den biologischen Phänotyp umfassend. Daher kann Metabolomik einen bedeutenden Beitrag zur Biomarker- und Therapieentwicklung für Krebserkrankungen leisten.

Wir arbeiten gemeinsam mit dem Labor von Dr. S. Kempa am Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) in Berlin-Buch an einer umfassenden Vertiefung unseres Verständnisses von Neuroblastom-Erkrankungen durch Metabolomik.

Optimierung molekular basierter Therapien für die Neuroblastom-Erkrankung

Dieses Bild zeigt eine schematische Darstellung zum Thema Systembiologie
Illustration Systembiologie

Die Entwicklung wirksamerer und weniger toxischer Behandlungsschemata ist dringend erforderlich, derzeitige Behandlungshürden zu überwinden und Akut- wie Spättoxizitäten bei den betroffenen Kindern zu reduzieren. Ansatzpunkte sind die molekular basierte Optimierung von Kombinationstherapien bestehend aus zielgerichteten Therapeutika und konventioneller Polychemotherapie sowie die Identifizierung neuer Zielstrukturen für die Medikamentenentwicklung.

Als präklinische Neuroblastom Modelle dienen uns etablierte 2D-Zelllinien sowie 3D-Organoide und Xenotransplantate in der Maus, die aus frischen Tumorbiopsien etabliert werden. Wir arbeiten mit den bioinformatisch/systembiologisch orientierten Gruppen von N. Blüthgen (CharitéUniversitätsmedizin Berlin) und T. Höfer (Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg) zusammen, um zu untersuchen, wie genregulatorische Netzwerke und Signalkaskaden auf Epigenom-, Transkriptom-, Proteom- und Metabolom-Ebene durch zielgerichtete Therapeutika in Mono- und Kombinationstherapie sowie mit konventioneller Polychemotherapie moduliert werden.

Die generierten Hypothesen werden funktionell in unseren präklinischen Neuroblastom-Modellen geprüft. Potenzielle neue "Targets" für eine Medikamentenentwicklung, die durch Modellierung identifiziert werden, werden funktionell validiert und in Kooperation mit der pharmazeutischen Industrie weiter entwickelt.

Unser Methodenspektrum

Aufbau einer Biobank für flüssige Biopsien ("liquid biopsies")

Zellkultur: Primäre Neuroblastom-Zellen in 2D- und 3D-Format, Neuroblastom-Zelllinien

Tiermodelle: Patienten- und Zelllinien-abgeleitete Neuroblastom-Transplantate in Mäusen

Stabil induzierbare Expressionssysteme

CRSIPR-Cas-Technologie

Transfektionen: transient/stabil, siRNAs/shRNAs/Pre-miR-microRNAs/DNA-Vektoren

Chromatin-Studien: ChIP-qPCR, Re-ChIP-qPCR, ChIP-Seq

Genexpressionsanalysen: mRNA sequencing, miRNA profiling, qRT-PCR, qPCR

Mutationsanalysen: digital droplet PCR, targeted sequencing

Klonierungen

Luziferase-basierte Reporter-Gen-Assays

Fluorescence activated cell sorting (FACS)

Protein-Analysen: Western blot, (Co)-Immunpräzipitation

Proliferations-, Apoptose-, Differenzierungs- und Colony-Formation Assays

Systembiologie und Bioinformatik