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Deutsch Intern
Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung

IZKF-Projektförderung

Die laufenden IZKF-Projekte im Einzelnen:

Projektbereich A - Pathophysiologie pathologischer Entzündungsreaktionen

Projekttitel

Die Rolle des Immunsystems in der Pathogenese des Morbus Parkinson

Projektleiter

  • PD Dr. Chi Wang Ip
    Neurologische Klinik und Poliklinik
  • Prof. Dr. rer. nat. Manfred Lutz
    Institut für Virologie und Immunbiologie

Laufzeit

 01.01.2016 - 31.12.2018

Abstract

M. Parkinson ist eine neurodegenerative Erkrankung bei deren Pathogenese sich zunehmend Hinweise auf eine Beteiligung des Immunsystems verdichten. Wir generierten ein neues Parkinson Mausmodell durch Injektion eines viralen Vektors in die Substantia nigra (SN), die zu einer Überexpression der A53T Variante des Alpha-Synukleins (α- Syn) führt. In der Pathogenese des M. Parkinson nimmt α-Syn eine Schlüsselfunktion ein, da die A53T Mutation im α- Syn-Gen auch bei hereditären Parkinson Erkrankungen des Menschen gefunden wurde. In unserem neuen Mausmodell zeigen sich bessere histopathologische und klinische Übereinstimmungen als bei älteren Modellen. Es fand sich zudem eine ausgedehnte Expression von α-Syn in der SN und eine Reduktion der dopaminergen Neurone. Dieses neue Parkinson Modell ist somit histopathologisch und neurochemisch der menschlichen Erkrankung sehr ähnlich. In unseren Vorarbeiten konnten wir zudem Infiltrate von CD4+ und CD8+ T-Lymphozyten in der SN nachweisen, die auf eine Rolle des Immunsystems hindeuten. Ziel dieses Projektes ist es im Mausmodell die relevanten Komponenten des Immunsystems und die α-Syn-Antigenität nachzuweisen. Zunächst sollen infiltrierende Immun-Zellpopulationen histologisch und mittels FACS auf Subtypen und Aktivierungszustände näher analysiert werden. Pro- und anti-inflammatorische Mediatoren und gegen α-Syn gerichtete Antikörper werden über ELISA nachgewiesen. Weiterführende funktionelle Untersuchungen sind in genetisch modifizierten Mauslinien in Kombination mit der Durchführung von adoptiven Transfers von verschiedenen Lymphozytenpopulationen in immundefiziente RAG-1-/- Mäuse nach Injektion von A53T α-Syn geplant. Verhaltenstestungen, sowie histologische und immunologische Untersuchungen werden uns Aufschluss über die Immun-Pathogenese geben. Als translationales Ziel wird Blut von Patienten mit M. Parkinson auf humorale und zelluläre Bestandteile untersucht und α -Syn Antikörper Titer mit der Krankheitsschwere verglichen.

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Institut für Virologie
Neurologische Klinik und Poliklinik

Projekttitel

Bedeutung der Nicotinamid-N-Methyltransferase für die Fettgewebsinflammation 

Projektleiter

  • Dr. med. Daniel Kraus
    Medizinische Klinik und Poliklinik I - Nephrologie
  • Prof. Dr. rer. nat. Michael Bösl
    Institut für Experimentelle Biomedizin II

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Adipositas und Typ-2-Diabetes sind Volkskrankheiten, die aus einem Ungleichgewicht des Energiestoffwechsels entstehen. Die Pathomechanismen sind komplex und bis heute unzureichend aufgeklärt. Ein wesentliches Merkmal krankhafter Adipositas ist eine chronische, schwelende Inflammation im Fettgewebe. Einer der Antragsteller hat vor kurzem die energieregulierende Funktion des Enzyms Nicotinamid-N-Methyltransferase (NNMT) im Fettgewebe entdeckt. Unterdrückung des Enzyms in Leber und Fettgewebe schützt Mäuse vor der Entwicklung ernährungsbedingter Adipositas. Vorarbeiten haben Hinweise darauf ergeben, dass NNMT ein Teil der inflammatorischen Prozesse im Fettgewebe ist. Das beantragte Projekt wird der Frage nachgehen, ob NNMT für die Entstehung und das Aufrechterhalten einer Fettgewebsentzündung erforderlich ist. Zu diesem Zweck soll ein Mausmodell für einen fettgewebsspezifischen Knockout von NNMT generiert werden. Die Mäuse werden Standardnahrung und fettreiche Nahrung erhalten, um ernährungsbedingte Adipositas (diet-induced obesity, DIO) zu erzeugen. Die Phänotypisierung des Mausmodells wird besonders auf Inflammation im Fettgewebe abzielen. Als mechanistisches Experiment wird in Wildtyp- und in Knockout-Tieren eine chronische, leichte systemische Entzündung erzeugt werden, um zu zeigen, dass NNMT die Entzündung des Fettgewebes bei Adipositas vermittelt. Die Arbeiten sollen ein besseres Verständnis der pathophysiologischen Funktion von NNMT im Fettgewebe ermöglichen und können langfristig neue Perspektiven für die Therapie von Adipositas und Diabetes aufzeigen.

Medizinische Klinik und Poliklinik I - Nephrologie
Institut für Experimentelle Biomedizin II

Projekttitel

Rolle des Ca++/Calcineurin/NFAT-Signal-Netzwerks bei der Kontrolle der kontaktallergischen Entzündung

Projektleiter

  • Dr. Khalid Muhammad
    Pathologisches Institut
  • PD Dr. med. Andreas Kerstan

    Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Die allergische Kontaktdermatitis (ACD) zählt mit ca. 20% zu den häufigsten Erkrankungen der Haut. Obwohl T-Lymphozyten bei der Sensibilisierung, Auslösung und Aufrechterhaltung dieser Erkrankung eine große Rolle spielen, sind über molekulare Mechanismen, die zu einer Progression, Amplifizierung und/oder Kontrolle der allergischen Entzündung führen, wenig bekannt. Zu diesem Zweck planen wir die Rolle des für T-Zellen wichtigen Transkriptionsfaktors „nuclear factor of activated T cells (NFAT) in dem anerkannten Mausmodells der contact hypersensitivity (CHS) zu analysieren. Unter Verwendung verschiedener Mausstämme, die CD4+ und CD8+ T-Zellen aufweisen, die für verschiedene NFATFaktoren defizient sind, wollen wir analysieren, ob NFAT-Proteine als "Signalverstärker" fulminanter Immunreaktionen, ähnlich wie bei der CHS, wirken. Die CHS-Reaktion beruht auf einer mehrtägigen Sensibilisierungsphase mit dem obligaten Kontaktallergen 2,4,6-Trinitrochlorbenzol (TNCB) an der Bauchhaut, gefolgt von einer Auslösungsphase am Ohr, wobei die resultierende Ohrschwellung mit zellulärer Infiltration über drei aufeinanderfolgende Tage beobachtet wird. Der Einfluss der NFATc1-Isoformen und NFATc2 auf die Aktivierung und Differenzierung CD4+ und CD8+ T-Zellen sowohl während der Sensibilisierungs- wie auch Auslösungsphase soll mit Durchflusszytometrie und Immunfluoreszenzfärbungen von Ohr, Milz und drainierenden Lymphknoten untersucht werden. Mit der RNA-Sequenzierung von Antigen-spezifischen NFATc1- oder NFATc2-defizienten T-Zellen versprechen wir uns, entscheidende NFAT-regulierte Gene bei der CHS-Reaktion zu identifizieren. Darüber hinaus ist geplant, die differentielle NFAT-Aktivierung in Antigen-spezifischen T-Zellen von Haut- und Blutproben Nickel-allergischer Patienten zu untersuchen. Wir erwarten von dem Projekt neue Erkenntnisse zur molekularen Kontrolle der ACD, die die Grundlage für innovative Therapien allergischer Immunantworten darstellen könnten.

Pathologisches Institut
Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Projekttitel

Die Rolle des intestinalen Mykobioms in der Pathogenese der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung

Projektleiter

  • Prof. Dr. med. Oliver Kurzai
    Institut für Hygiene und Mikrobiologie
  • Prof. Dr. med. Thomas Dandekar
    Lehrstuhl für Bioinformatik
  • Prof. Dr. med. Andreas Geier 
    Medizinische Klinik und Poliklinik II / Hepatologie

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Die Nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) umfasst von der einfachen Fettleber bis zur Nichtalkoholischen Steatohepatitis mit starker Entzündung (NASH) mit finaler Leberzirrhose die häufigsten chronischen Erkrankungen der Leber. Wie andere Stoffwechselerkrankungen ist auch NAFLD eng mit Störungen der Darmflora verbunden. Dabei sind Veränderungen des intestinalen Mikrobioms entscheidend für deren Ausbildung. Auch die Produktion von kurzkettigen Fettsäuren durch Darmbakterien trägt zur Immunmodulation und späteren Leberentzündung bei. Wie jedoch intestinale Pilze zur Entwicklung der NAFLD beitragen ist wenig bekannt. Daher planen wir eine Untersuchung des Darm-Mykobioms in gesunden Probanden und Patienten mit NAFLD und NASH. Zusätzlich werden die Konzentration von 1,3-ß-D-glucan und anti-Pilz-Antikörpern in Patientenseren untersucht. Ebenso wird während des Krankheitsverlaufes mittels Durchflusszytometrie der pilzliche Einfluss auf Immunzellen analysiert. Durch integrative Bioinformatik-Ansätze werden wir untersuchen wie sich intestinale Bakterien und Pilze gegenseitig beeinflussen und welche Auswirkungen dieses Zusammenspiel auf die Lebensfähigkeit von Wirtszellen und die intestinale Physiologie hat. Insbesondere analysieren wir, ob bakterielle kurzkettige Fettsäuren die Interaktion von Pilzen mit dem intestinalen Epithel verändern. Schlussendlich werden wir untersuchen, wie sich therapeutische Interventionen auf die Zusammensetzung des intestinalen Mykobioms in NAFLD Patienten auswirken. Dieses Projekt wird nicht nur die Bedeutung von intestinalen Pilzen für darmassoziierte Entzündungssignalkaskaden und Immunzellaktivierung in der NAFLDPathogenese aufklären, sondern auch neue Erkenntnisse für die komplexe Interaktion mit dem bakteriellen Mikrobiom liefern. Durch die Verbindung von klinischer und medizinischer Grundlagenforschung mit neuesten bioinformatischen Methoden wird dieses Projekt den IZKF Projektbereich A verstärken.

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Institut für Hygiene und Mikrobiologie
Lehrstuhl für Bioinformatik
Medizinische Klinik und Poliklinik II / Hepatologie

Projekttitel

Induktion von regulatorischen T-Zellen vom Gedächtnistyp bei der Allergen-Immuntherapie

Projektleiter

  • Prof. Dr. Manfred Lutz
    Institut für Virologie und Immunbiologie
  • PD Dr. Andreas Kerstan
    Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Laufzeit

01.07.2020 - 30.06.2022

Abstract

Die Allergen-Immuntherapie (AIT, Desensibilisierung) ist die einzige kausale Therapie von IgE-vermittelten Allergien. Dabei besitzt die AIT mit Wespengift mit einer Wirksamkeit von über 95% ein Alleinstellungsmerkmal. Trotz dieser beeindruckenden Toleranzinduktion beim Menschen ist es bisher nicht gelungen, die genauen immunologischen Vorgänge für den klinischen Nutzen unzureichend wirksamer AITs zu entschlüsseln. In dem Projekt werden die immunologischen Schaltstellen des Übergangs von der initialen zur langfristigen Toleranzinduktion in einem Mausmodell der AIT gegen das Modellantigen Ovalbumin (OVA) untersucht. Die funktionelle Rolle verschiedener Populationen tolerogener dendritischer Zellen bei der Generierung regulatorischer T-Zell-Subsets (Tr1, Foxp3+ Treg) in den verschiedenen Phasen eines etablierten AIT-Schemas wird anhand verschiedener Stämme genetisch veränderter Mäuse (cre/lox, Reporter, KO) analysiert. Zusätzlich erfolgen RNA-Sequenzierungen und die Analyse von Blutproben von Patienten, die eine AIT mit Wespengift erhalten. Wir erwarten von dem Projekt neue Erkenntnisse über wesentliche Schalter einer erfolgreichen AIT, die die Grundlage für bessere Therapien von IgE-vermittelten allergischen Erkrankungen bilden könnten.

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Institut für Virologie und Immunbiologie
Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Projekttitel

Antigen-spezifische HLA-G-basierte Immuntherapie gegen A53T-alpha-Synuklein in Parkinsonmodellen

Projektleiter

  • Prof. Dr. Jörg Wischhusen
    Frauenklinik und Poliklinik
  • PD. Dr. Chi Wang Ip 
    Neurologische Klinik und Poliklinik

Laufzeit

01.07.2020 - 30.06.2021

Abstract

Der pathophysiologisch noch weitgehend unverstandene M. Parkinson (PD) ist bislang unheilbar. Hirnautopsien von PD Patienten zeigen dopaminerge Neurodegeneration in der Substantia nigra (SN) und alpha-Synuklein (aSyn) enthaltende Lewy-Körper. Hereditäre PD Formen mit A53T-Mutation des aSyn kodierenden Gens unterstreichen eine pathogene Rolle von aSyn beim PD. Mikrogliaaktivierung, Infiltration von Lymphozyten in die SN, pro-inflammatorische Zytokine in SN, Blut und Liquor belegen eine neuroinflammatorische Komponente bei der Entstehung bzw. Progression der Parkinsonerkrankung. Zudem wurden aSyn-spezifische, neurotoxische Effektor T Zellen beschrieben. Daher könnte aSyn als Hauptbestandteil der Lewy-Körper eine Zielstruktur für autoreaktive T Zellen darstellen. Wir konnten in einem PD Mausmodell durch stereotaktische AAV-Injektion mutiertes A53T-aSyn in SN Neuronen exprimieren. In Analogie zur humanen Erkrankung finden sich bei diesen Mäusen unlösliche aSyn Ansammlungen, Lewy-Körper, sowie eine dopaminerge Neurodegeneration in der SN mit progredienten motorischen Defiziten. Dieser Phänotyp erwies sich als T Zell-vermittelt. In einer ersten Kooperation der Antragsteller konnten immunogene T Zell Epitope im aSyn Protein identifiziert werden.

Darauf aufbauend möchten wir durch eine selektive Immunsuppression mittels neu entwickelter Proteinkomplexe (AIM Biologicals) Immuntoleranz gegen pathologisches aSyn und damit eine neue Therapie für PD Patienten entwickeln.

Wir werden murine AIM Biologicals mit aSyn Peptiden generieren und diese auf ihre Wirksamkeit auf aSyn-spezifische T Zellen untersuchen. Des Weiteren werden wir in vivo Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von AIM Biologicals sowie potentielle Nebenwirkungen in Mäusen analysieren. Auf Basis der bei der Antragstellung vorgelegten Daten ist der IZKF-Vorstand zur Einschätzung gelangt, dass eine einjährige Anschubfinanzierung ausreichen sollte, um externe Drittmittel für Folgestudien einzuwerben. Diese sollen dann den therapeutischen Einsatz von aSyn-spezifischen AIM Biologicals in PD Mäusen und die Generierung humaner, aSyn-spezifischer AIM Biologicals und Priorisierung bezüglich der Induktion antigenspezifischer Treg- Zellen in Blutproben von PD Patienten, beinhalten.

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Neurologische Klinik und Poliklinik
Frauenklinik und Poliklinik

 

Projekttitel

Charakterisierung der neonatalen intestinalen Immunantwort und Barrierefunktion in humanen Dünndarm-Organoiden

Projektleiter

  • Prof. Dr. Nicolas Schlegel
    Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie
  • Dr. Sina Bartfeld

    Institut für Molekulare Infektionsbiologie

Laufzeit

01.07.2020 - 30.06.2023

Abstract

Die nekrotisierende Enterokolitis (NEC) ist eine oft fatal verlaufende Erkrankung Frühgeborener. Besonderheiten der immunologischen und physikalischen Barrierefunktionen des unreifen Darmepithels scheinen eine zentrale Rolle in der Pathogenese zu spielen. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind nur teilweise verstanden. Die Entwicklung neuer Primärzellmodelle, sog. Organoide, eröffnet die Möglichkeit, erstmals ein geeignetes in vitro-Modell zu etablieren. Dennoch gibt es bislang nur wenige Studien in neonatalen intestinalen Organoiden. Vor dem Hintergrund einer eigenen Biobank adulter Darm-Organoide sollen in diesem Projekt Dünndarm-Organoide Frühgeborener mit und ohne NEC und Neugeborener generiert, und die immunologische und physikalische Barrierefunktion des neonatalen Epithels systematisch untersucht werden. Mittels RNA-Sequenzierung und qRT-PCR werden Expressionsprofile erstellt sowie Besonderheiten und Reife-abhängige Charakteristika untersucht; Westernblot, Immunfluoreszenz und Durchflusszytometrie dienen der Proteinanalyse. Im Fokus stehen zentrale Komponenten der angeborenen Pathogen-Erkennung und assoziierter Signalwege. Die Analyse der Epithelintegrität erfolgt durch transepitheliale Widerstandsmessung und Westernblot bzw. Immunhistochemie junktionaler Proteine. Nachfolgende Experimente untersuchen die Zyto- und Chemokinantwort und NF-?B-Aktivierung sowie Epithelbarriere in Stimulus-exponierten Organoiden - mittels qRT-PCR, bead-basierter Multiplex-Analyse und Immunfärbung. Erstmals erfolgt ein Vergleich in Organoiden Früh- und Neugeborener, daneben in neonatalen und adulten Organoiden. In dieses interdisziplinäre Projekt geht die Expertise dreier bereits kooperierender Arbeitsgruppen vortrefflich ein. Die dargestellten Arbeiten sollen wesentlichen Aufschluss über zentrale Mechanismen der NEC geben und beteiligte Gene, Genprodukte und Signalkaskaden identifizieren, um langfristig die Entwicklung gezielter präventiver und therapeutischer Strategien zu ermöglichen.

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Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie
Institut für Molekulare Infektionsbiologie

 

Projekttitel

Blockade von JAKs und OSM zur Unterbrechung entzündlicher Prozesse in NAFLD und Atherosklerose

Projektleiter

  • PD Dr. rer. nat. Heike Hermanns
    Medizinische Klinik und Poliklinik II
  • Prof. Dr. med. Alma Zernecke-Madsen

    Institut für Experimentelle Biomedizin II

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Die stetige Zunahme der Adipositas und assoziierter Komplikationen, wie die nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) und Atherosklerose, stellen ein rapide wachsendes medizinisches Problem dar. Mit Kosten von ca. €250 Millarden/Jahr drohen diese Erkrankungen das Gesundheitssystem zu überfordern. Bislang wurden sie meist isoliert untersucht; jüngere Studien legen jedoch eine enge Assoziation beider Erkrankungen nahe. Es ist daher entscheidend, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die die Krankheitsentstehung und Progression in Leber und Gefäßwand organübergreifend verknüpfen. Neben den metabolischen Veränderungen konnte in den letzten Jahren klar erarbeitet werden, dass eine geringgradige Entzündung sowie eine Reihe von Zytokinen sowohl die NAFLD als auch die Atherosklerose beeinflussen. Eigene Ergebnisse legen nahe, dass das Zytokin Oncostatin M (OSM) und sein Rezeptor (OSMR) in der Pathogenese beider Erkrankungen beteiligt ist. Sein Einfluss scheint einerseits durch direkte Effekte auf den Cholesterinmetabolismus in der Leber, andererseits auch durch mögliche lokale Effekte auf die glatten Muskelzellen in der Arterienwand vermittelt zu werden. Im vorliegende Projekt sollen detaillierte in vitro und in vivo Untersuchungen durchgeführt werden, um die molekularen Mechanismen zu verstehen, über die die OSM/OSMR-Achse die Leber und gleichzeitig die Gefäßwand beeinflusst. Ein genaues Verständnis und die zielgerichtete Blockade dieser Signalwege könnten großes Potential bergen, sowohl die Progression der Lebersteatose zur NASH, als auch die atherosklerotische Läsionsprogression und Plaqueinstabilität in Patienten mit metabolischen Syndrom zu verhindern. Da viele Zytokine, einschließlich OSM, über den JAK/STAT-Weg signalisieren, könnten Inhibitoren dieses Signalwegs attraktiv zur Behandlung beider Erkrankungen sein. Daher wird dieses Projekt die Durchführbarkeit einer JAK-Aktivitätsblockade als mögliche Behandlungsoption beider Erkrankungen untersuchen.

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Medizinische Klinik und Poliklinik II / Hepatologie
Institut für Experimentelle Biomedizin II

Projektbereich B - Maligne Transformation und Tumor/Wirt-Interaktion und ihre Beeinflussung

Projekttitel

Die Bedeutung neuer und etablierter Treibermutationen für Malignität und intratumorale Heterogenität im Melanom 

Projektleitung

  • PD Dr. rer. nat Svenja Meierjohann
    Physiologische Chemie I
  • Dr. rer. nat. David Schrama
    Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Laufzeit

01.01.2016 - 31.12.2018

Abstract

Die immer effizienter und kostengünstiger werdenden Sequenzierungstechniken stellen einen wichtigen Schritt zu einer personalisierten Therapie von Tumorpatienten dar. Ohne die Bedeutung der Mutationen zu kennen, wird jedoch selbst die Information über die gesamten genetischen Veränderungen eines Tumors selten zu einer effizienten maßgeschneiderten Therapie führen. Dies gilt insbesondere dann, wenn in einem Tumor sehr viele Mutationen vorliegen. Das maligne Melanom gehört zu den Tumoren mit der höchsten somatischen Mutationsfrequenz, und eine Vielzahl von genomischen Veränderungen wurde hier bereits identifiziert. Bedeutung und potentielle tumorigene Funktionen der betroffenen Mutationen sind jedoch zumeist unbekannt. Im beantragten Projekt wollen wir daher sorgfältig ausgewählte Melanom-relevante Mutationen hinsichtlich ihres malignen Potentials charakterisieren. Im Speziellen soll dabei deren Rolle als Onkogen bzw. Tumorsuppressor, die Fähigkeit, kritische Signalwege zu beeinflussen, der Einfluss auf die Migration und Invasion sowie auf die Sensitivität gegenüber klinisch relevanten Inhibitoren analysiert werden. Im Rahmen eines next generation sequencing (NGS)-Projekts generierte Melanomzellen werden es uns ermöglichen, den Einfluss von Mutationen in genau dem genetischen Kontext, in dem sie gefunden werden, zu untersuchen. Die hohe Mutationsrate trägt zu der bekannten starken intratumoralen Heterogenität im Melanom bei. Basierend auf der NGS-Analyse und unter Verwendung der dazugehörigen Melanomzellen werden wir die Auswirkungen dieser Heterogenität analysieren können. Dabei soll geklärt werden, wie sich die Subpopulationen relativ zueinander entwickeln, und ob und ab welcher initialen Häufigkeit im Tumor sie das Therapieansprechen beeinflussen können. Die Analysen der beiden Aspekte des beantragten Projektes sollten zu einem besseren Verständnis von Biologie und Therapierbarkeit des Melanoms und damit zu verbesserten Behandlungsstrategien  

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Physiologische Chemie I
Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Projekttitel

Untersuchungen zur Aufklärung der molekular-genetischen Resistenz im Ansprechen auf hypomethylierende Therapien und neue Therapieansätze für MDS und AML 

Projektleiter

  • Prof. Dr. med. Andreas Rosenwald
    Pathologisches Institut
  • Dr. med. Raoul Tibes
    Medizinische Klinik und Poliklinik II

Laufzeit

01.01.2016 - 31.12.2018 

Abstract

Nichtansprechen von Patienten mit Myelodysplastischem Syndrom (MDS) und akuter myeloischer Leukämie (AML) auf eine Behandlung mit hypomethylierenden Substanzen (HMA), wie 5-Azacitidine oder Decitabine stellt eine große therapeutische Herausforderung dar. Molekulare Resistenzmechanismen sind unzureichend erforscht, zudem sind weder prädiktive Biomarker noch individualisierte Therapiekonzepte für diese Patientenkohorte etabliert. Ziel dieses Antrages ist es, diese Lücke im molekularen Verständnis und der Behandlung von fortgeschrittenen MDS/AML Patienten zu schließen. Geplant ist die systematische, genomische Charakterisierung von naiven und therapieresistenten AML/MDS Patienten die an der Julius-Maximilians-Universität behandelt wurden. 40 AML/MDS spezifische Gene, die in 75 Patienten der Mayo Clinic mit Versagen auf HMA basierter Therapie assoziiert waren, werden auf Mutationen hin untersucht. Zusätzlich erfolgen mRNA's und miRNA's Expressionsanalysen. Die Durchführung erfolgt in enger Abstimmung mit dem Pathologischen Institut der Universität Würzburg (Vorstand Prof. Dr. A. Rosenwald), welches auch die apparativen Voraussetzungen (IonTorrent Personal Genome Machine und NanoString) fuer die vorgeschlagenen Untersuchungen bereitstellt. In meiner Arbeitsgruppe wurden isogene 5- Azacitidine resistente Zelllinien generiert und umfangreich genetisch charakterisiert (Whole Exome sequencing, RNAseq, miRNAseq, sowie global methylation analysis (Illumina Infinium). Potentielle molekulare Targets, mit differentieller Exprimierung bzw. Splicing im HMA refraktären Patienten, konnten identifiziert werden, einschließlich eines tumor suppressor Gens, welches den MAPK pathway negativ reguliert. Weiter wurde ein 6-miRNA Profil zur prädiktiven Unterscheidung von HMA sensitiven und refraktären Zellen etabliert. Zudem konnten wir 6 in der HMA Refraktärität pharmakologisch aktive Substanzen mittels 2200 compound drug repurposing screens identifizieren, welche validiert werden und mögliche therapeutische Optionen fuer HMA refraktäre AML/MDS Patienten darstellen können.

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Pathologisches Institut
Medizinische Klinik und Poliklinik II - Hämatologie

Projekttitel

Etablierung einer Organoidbank kolorektaler Tumore mit bekanntem Mutationsspektren zur Optimierung der personalisierten Medizin 

Projektleiter

  • Dr. rer. nat. Markus Diefenbacher
    Lehrstuhl für Biochemie und Molekularbiologie
  • PD Dr. med. Armin Wiegering
    Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020 

Abstract

Im Rahmen des zur Förderung beantragten Projektes soll eine Organoidbank aus murinen und humanen Tumoren sowie Normalgewebe etabliert werden. Bei Organoiden handelt es sich um 3D-Kulturen, die aus isolierten normalen oder Tumor-Stammzellen des Dünn- bzw. Dickdarms etabliert werden. Isolierte Stammzellen bilden hierbei in einer dreidimensionalen Matrix Sphären aus, welche in ihrer zellulären Zusammensetzung und hierarchischen Anordnung mit dem Darmepithel vergleichbar sind. Es erfolgt die Ausbildung von Krypten, welche Stammzellen und Panethzellen enthalten, sowie von villi-artigen Strukturen, welche terminal differenzierte Zellen besitzen. Die Wachstumsgeschwindigkeit der Organoidkulturen entspricht dem des Darmepithels in vivo mit einer Gewebeerneuerung von 5-7 Tagen. In Vorarbeiten haben wir in den letzten Jahren zeigen können, dass MYC als das treibende Onkogen des KRK einer ausgeprägten posttranskriptionellen Regulation unterliegt, die sich zwischen Normal- und Tumorgewebe unterscheidet und die einer pharmakologischen Hemmung zugänglich ist. Diese veränderte Regulation stellt daher ein therapeutisches Fenster dar, das es erlaubt, die aberrante Expression und onkogene Funktionen von MYC zu hemmen, ohne die physiologischen MYC-Level zu beeinträchtigen. Anhand der etablierten Organoide wird nun untersucht ob diese Ansätze auch im humanen System anwendbar sind und sich hier ebenfalls ein Therapeutisches Fenster ergibt.

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Lehrstuhl für Biochemie und Molekularbiologie
Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie

Projekttitel

Merkelzellkarzinom: Modellsysteme für Karzinogenese und Therapie eines Virus-induzierten Tumors 

Projektleiter

  • Prof. Dr. med. Lars Dölken
    Lehrstuhl für Virologie
  • PD Dr. Roland Houben
    Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Das Merkelzellkarzinom (MCC) ist ein aggressiver Hauttumor, der durch das Merkelzellpolyomavirus (MCPyV) hervorgerufen wird. Unklar ist, in welchem zellulären Kontext das MCPyV die MCC Karzinogenese initiieren kann. Daher wollen wir zum einen der Frage nachgehen, was die Ursprungszelle dieses Tumors ist, während in einem zweiten Projektteil ein Proof-of-Concept für eine MCPyV T-Antigen (TA) gerichtete Immuntherapie erbracht werden soll. 1. Da MCC-Zellen endotheliale, neuroendokrine und lymphozytäre Marker exprimieren, werden unter anderem B-Zell oder epidermale Vorläuferzellen, sowie skin derived precursors als Ausgangspunkt der viralen Karzinogenese diskutiert. Neben der Expression von MCPyV-TA, sind MCCs durch Expression von ATOH1, sowie Inaktivität des NOTCH Signalwegs charakterisiert. Um die verschiedenen Hypothesen der MCC-Karzinogenese zu überprüfen, werden wir humane Fibroblasten mit induzier- bzw. aktivierbaren Versionen dieser verschiedenen Proteine transduzieren, und anschließend aus diesen Zellen induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) generieren. Nach Einleitung unterschiedlicher Differenzierungswege, werden wir nach Zugabe der induzierenden/aktivierenden Substanzen den Einfluss der verschiedenen Faktoren auf die Ausbildung eines MCC-Phänotyps abfragen können. Parallel werden wir, für die Evaluierung immuntherapeutischer Ansätze, ein syngenes MCC-Mausmodell etablieren, das auf MCPyV-TA transformierten Zellen basiert. 2. Wegen der Abhängigkeit der Tumorzellen von der Expression der viralen MCPyV-TA, bieten sich immunbasierte Therapien für das MCC an. Daher wollen wir neue Erkenntnisse aus der Zytomegalievirus (CMV) Grundlagenforschung einsetzen, um mit Hilfe rekombinanter CMVs die Tumor-induzierte immunologische Toleranz gegen die viralen Onkogene zu durchbrechen. Die CMV-spezifische Memory Inflation und die Expression des kostimulatorischen Proteins Raet1g sollen dabei genutzt werden, um die TA-spezifische CD8 T-Zellantwort substantiell zu verstärken.

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Institut für Virologie und Immunbiologie
Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Projekttitel

Die Bedeutung von TNF und TWEAK für Entwicklung und Wachstum von Lebermetastasen nach Leberteilresektion 

Projektleiter

  • Prof. Christoph Otto
    Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie
  • PD Dr. Harald Wajant
    Medizinische Klinik und Poliklinik II
  • Dr. Johannes Baur
    Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020 

Abstract

Das regenerative Potential der Leber erlaubt ausgedehnte Resektionen zur Entfernung von Lebermetastasen. Die Regenerationsfähigkeit der Leber induziert aber auch das Wachstum von okkulten residualen Tumorzellen bzw. Mikrometastasen im Restparenchym. Solche Rezidivtumoren in der Restleber nach initial kurativer Resektion stellen ein klinisches Problem dar, da sie die Prognose wesentlich negativ beeinflussen. Die pleiotropen Zytokine TNF (Tumor necrosis factor) und TWEAK (TNF-like weak inducer of apoptosis) sind an der Entwicklung von Lebermetastasen beteiligt, werden nach Leberteilresektion stark induziert und können durch bereits zugelassene oder sich in der klinischen Entwicklung befindlichen Antikörper therapeutisch sehr gut adressiert werden. Die Blockade von TNF oder TWEAK alleine oder in Kombination sind daher naheliegende therapeutische Ansätze mit einem hohen translationalen Potential zur Behandlung von primären, aber auch resektionsinduzierten Lebermetastasen (Rezidivtumoren). Die Antragsteller wollen daher in präklinischen Modellen klären, ob und gegebenenfalls wie TNF und TWEAK die Entwicklung von Lebermetastasen synergistisch fördern und ob eine Koblockade dieser Zytokine bzw. deren Rezeptoren antitumoral besonders wirksam ist. TNF und TWEAK sind auch in der Leberregeneration involviert. Es wird daher auch zu klären sein, ob und wie stark eine TNF- und/oder TWEAK-Blockade bei der chirurgischen Entfernung von Lebermetastasen die gewollte Leberregeneration verzögert und die Entwicklung resektionsinduzierter und prognoselimitierender Rezidivtumoren inhibiert. In der Summe sollten diese Untersuchungen ermöglichen, das Potential einer TNF und/oder TWEAK-Blockade zur Behandlung von Lebermetastasen zu klären. Auch werden Erkenntnisse für die klinisch relevante Therapie der Resektion von Lebermetastasen darüber erwartet, ob eine solche Behandlung parallel zur Leberresektion oder erst verzögert nach Leberregeneration erfolgen kann.

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Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Transplantations-, Gefäß- und Kinderchirurgie
Medizinische Klinik und Poliklinik II - Molekulare Innere Medizin

Projekttitel

In situ-Detektion von Neoantigenen beim Malignen Melanom mittels Massenspektrometrie

Projektleiter

  • Dr. med. Bastian Schilling
    Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie
  • Prof. Dr. Andreas Schlosser
    Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Die Immuntherapie maligner humaner Tumoren mittels Immuncheckpoint-Blockern (ICB) hat ihre klinische Wirksamkeit in verschiedenen Entitäten eindrucksvoll belegt. In Patienten mit fortgeschrittenem Melanom kann durch die Blockade von CTLA4 und PD-1 das Überleben von Patienten mit metastasierter Erkrankung signifikant verlängert und in einer Subgruppe von Patienten ein Langzeitüberleben erreicht werden. Damit diese Therapeutika wirken können, müssen sich auf den Tumorzellen der Patienten jedoch Tumorantigene finden, die durch autologe T Zellen erkannt werden. Für die ICB scheinen vor allem mutierte Epitope, sogenannte Neoantigene, die relevanten Tumorantigene zu sein. Es konnte gezeigt werden, dass der klinische Nutzen der ICB mit einer hohen Neoantigenlast assoziiert ist. Diese Erkenntnisse beruhen jedoch auf in silico-Vorhersagen und dem indirekten Nachweis von Neoantigenen durch Detektion spezifischer T Zell-Klone. Um eine klinische Nutzung von Neoantigenen als Vakzin oder als Biomarker zu erreichen, ist jedoch der direkte Nachweis auf Tumorzellen anzustreben.Im Rahmen des beantragten Projektes sollen Neoantigene, die mittels Transkriptomdaten als möglicherweise vorhanden anzusehen sind, direkt auf Tumorzellen nachgewiesen werden. Dazu soll die Massenspektrometrie eingesetzt werden, die es erlaubt, Moleküle durch Bestimmung des Verhältnisses von Ladung und Masse zu detektieren. Da die Transkriptomanalysen die Aminosäuresequenz möglicher Neoantigene anzeigen, können so ihre Massenspektrometrie-Signale vorhergesagt werden und dann auf Tumorzellen detektiert werden. Das Mutationsprofil und damit auch die möglichen Neoantigene eines jeden Tumors sind individuell unterschiedlich und somit „privat" für jeden Patienten. Durch den direkten Nachweis von Neoantigenen mittels Massenspektrometrie könnte die breite klinische Nutzung von Neoantigenen im malignen Melanom und anderen Tumoren erreicht und so eine personalisierte Immuntherapie möglich werden. 

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Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie
Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin Würzburg

Projekttitel

Engineering für die Heilung: Neue 3D Tumormodelle zur Funktionsevaluierung der Tumor-reaktiven chimärischer-Antigenrezeptor(CAR)-modifizierten T-Zellen  

Projektleitung

  • Dr. med. Michael Hudecek
    Medizinische Klinik und Poliklinik II
  • Dr. sc. hum. Gudrun Dandekar
    Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Adoptive Immuntherapie mit T-Zellen, die durch Gen-Engineering einen Tumor-reaktiven chimären Antigenrezeptor (CAR) exprimieren, ist eine hochinnovative neue Form der Krebstherapie. CARs sind synthetische Rezeptoren, die HLA-unabhängig Oberflächen-moleküle auf Tumorzellen erkennen. Aktuell liegt ein Fokus in unserem Forschungsfeld auf der Erschließung neuer Anwendung für CAR T-Zellen, v.a. für die Therapie solider Tumore. ROR1 ist ein vielversprechendes CAR Targetantigen, das beim Lungenadenokarzinom und Triple-negativen Mammakarzinoms exprimiert wird. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass T-Zellen, die einen ROR1-spezifischen CAR exprimieren, sehr effektiv ROR1+ Brust- und Lungenkrebs-Zelllinien in vitro zerstören. Die Verwendung von Tumorzelllinien in konventioneller 2D Kultur bildet jedoch nur unvollständig die Herausforderungen ab, die für eine effektive Anti-Tumorresponse unter klinischen Bedingungen vorliegen. Wir wollen deshalb die Funktion der CAR T-Zellen in neuartigen 3D Tumormodellen analysieren, die auf einer Kollagenmatrix (BioVaSc®/SISmuc) basieren, und es ermöglichen, biologische Prozesse, z.B. die Invasion der T-Zellen in den Tumor, die Migration durch das Tumorstroma, und den Erhalt der T-Zell Effektorfunktion in der immunsuppressiven Tumorumgebung realistischer nachzustellen. Die BioVaSc®-Matrix bietet eine modulare Plattform für das Tissue Engineering maligner und gesunder Gewebe. So möchten wir Pilotstudien durchführen, um i) die anti-Tumor Funktion der CAR T-Zellen in 3D Modellen aus Tumorzellen, Stroma und T regs unter statischen und dynamischen Bedingungen zu testen (Ziel 1 und 2) und ii) zu untersuchen, ob CAR T-Zellen gesunde Gewebe erkennen (Ziel 3). Auf diese Weise soll die Nützlichkeit unserer 3D Modelle gesunder Gewebe für präklinische Safety Tests evaluiert werden. Wir sind sicher, mit dem vorliegenden Projekt neue Erkenntnisse zur Verbesserung der CAR-Technologie und ihrer zügigen klinischen Translation beitragen zu können.

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Medizinische Klinik und Poliklinik II - Comprehensive Cancer Center Mainfranken
Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin

Projekttitel

Der Ubiquitin-Proteasome System als therapeutische Zielstruktur beim Multiplen Myelom 

Projektleiter

  • Prof. Dr. med. Ralf Bargou
    Medizinische Klinik und Poliklinik II
  • Dr. rer. nat. Nikita Popov
    Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie - Physiologische Chemie II

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Das Multiple Myelom (MM) ist eine unheilbare Erkrankung, die durch die maligne Transformation der reifen Plasma-B-Zellen entsteht. Die aktuellen Therapien setzen Proteasom-Inhibitoren ein. Diese Inhibitoren führen zu einem verlängerten Überleben, allerdings entwickeln die Patienten im Laufe der Therapie Resistenzen gegen diese Inhibitoren. Für die Behandlung des MM ist daher die Identifikation neuer therapeutische Zielstrukturen von großer Wichtigkeit. Arbeiten anderer Arbeitsgruppen und unserer weisen darauf hin, dass Komponenten des Ubiquitin-Proteasom Prozesses effektive Zielstrukturen für die Behandlung des MM und auch Proteasom-Inhibitoren resistenter MM Zellen sein können. Wir wollen daher Ubiquitin-abhängige Prozesse die beim MM wichtige Onkoproteine wie z.B. MYC regulieren untersuchen. So konnten wir zeigen, dass die Inhibition der Ubiquitin-Ligase HUWE1 in MM Zellen zu Proliferationsinhibition und Apoptose führt. Es sollen daher für das MM wichtige HUWE1 Substrate identifiziert werden und zellbiologisch und in primären MM Zellen charakterisiert werden. Eine weiter wichtige Gruppe von Proteinen ist die Klasse der Deubiquitinasen (DUBs). USP28 ist eine DUB die für die Stabilität von MYC wichtig ist. Wir wollen daher untersuchen ob USP28 beim MM ein therapeutisches Potential besitzt. Mit einem „loss-of-function“ CRISPR-Screen wollen wir DUBs in Proteasom-Inhibitor sensitiven und resistenten MM Zelllinien identifizieren, die für Überleben und Proliferation essentiell sind. Identifizierte Kandidaten werden anschließend biochemisch und zellbiologisch validiert und in primären MM Zellen auf ihre therapeutische Eignung charakterisiert.

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Medizinische Klinik und Poliklinik II - Hämatologie
Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie

Projekttitel

Blutplättchen als Verstärker der immunvermittelten Dedifferenzierung und Metastasierung beim Mammakarzinom

Projektleiter

  • Prof. Dr. rer. nat. Jörg Wischhusen
    Frauenklinik und Poliklinik
  • Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Nieswandt
    Rudolf-Virchowzentrum für Experimentelle Biomedizin

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Funktionell inhibierte CD8+ T oder NK Zellen können in Mammakarzinomzellen eine Dedifferenzierung induzieren, die mit einer verstärkten Fähigkeit zur Tumorbildung sowie zur Metastasierung. Interessanterweise wurde eine Induktion dieses Phänotyps durch Blutplättchen beschrieben. Gleichzeitig sind Plättchen in der Lage Tumorzellen gegenüber zytotoxischen Immuneffektorzellen abzuschirmen ("tumor cell-induced platelet aggregation"), sodass sie nicht nur wachstumsfördernde Faktoren liefern, sondern auch die Funktion zytotoxischer Immunzellen beeinflussen können. Eigene Versuche unter Verwendung grob aufgereinigter Plättchen bestätigten diese Berichte, während der Effekt bei Verwendung hochreiner Präparationen erst nach Zugabe anderer Immunzellen auftrat. Daher soll jetzt geklärt werden, wie das synergistische Zusammenwirken von Plättchen und anderen Immunzellen zu einer Malignisierung von Tumorzellen führen kann. Anschließend soll in einem murinen Mammakarzinommodell bestätigt werden, dass die ex vivo Inkubation von Tumorzellen mit Plättchen und weiteren Immunzellen (analog zu den bisherigen Befunden) auch in einem immunkompetenten Tumormodell zur Malignisierung und verstärkten Metastasierung führt. Für das Projekt kann auf umfangreiche Vorarbeiten hinsichtlich der beteiligten Signalwege und –moleküle sowie auf eine Vielzahl genetischer Mausmodelle sowie proprietärer Inhibitoren zurückgegriffen werden. Somit kann ein neues Verständnis der tumor cell-induced platelet aggregation (TCIPA) erreicht werden, eines Phänomens, das zwar als ungünstiger prognostischer Marker erkannt, aber bislang nur unzureichend untersucht wurde.

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Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin Würzburg
Frauenklinik und Poliklinik

Projekttitel

Pharmakologische Destabilisierung der Tumor ECM zur Effektivitätssteigerung von Immuntherapeutika

Projektleiter

  • Dr. Erik Henke
    Institut für Anatomie und Zellbiologie
  • Prof. Dr. med. Andreas Beilhack
    Medizinische Klinik und Poliklinik II / Stammzelltransplantation

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Bösartige Neubildungen der Brustdrüse (BCa) und der Bauchspeicheldrüse (PDAC) tragen stark zur krebsbedingten Mortalität bei. Beide Tumorarten sind durch Desmoplasie, d.h. die Infiltration B-369 von Bindegewebszellen und die Akkumulation von Extrazellulärer Matrix (ECM) gekennzeichnet. Dies beeinträchtigt insbesondere die Anwendung systemischer Therapien, die bei metastatischen Erkrankungen die einzige Behandlungsoption darstellen. Um die hohe Mortalität bei metastatischem BCa und PDAC grundlegend zu reduzieren sind neue Therapiekonzepte notwendig. In den letzten Jahren haben insbesondere Immuntherapeutische Ansätze vielversprechende Resultate gezeigt, Diese sind jedoch mit einigen spezifischen Problemen konfrontiert, die ihre Effizienz beeinträchtigen. So verhindern ein immunsuppressives Zytokinmilieu und mechanische Barrieren in Form einer defekten Tumorvaskulatur und einer hochverdichteten ECM eine effektive Infiltration des Tumors mit Lymphozyten. Diese Schutzeigenschaften verhindern auch einen wirksameren Einsatz von Immuntherapien. Insbesondere ein Zusammenspiel von Immuntherapien mit Therapieansätzen zur Beeinflussung der Tumorvaskulatur oder der ECM ist allerdings bisher kaum erforscht. Wir konnten zeigen, dass eine Destabilisierung der Tumor ECM mittels Lysyloxidaseinhibierung, durch die resultierende erhöhte Diffusion zu einer generell verbesserten Versorgung, und nachfolgend zu einer verringerten Expression immunsuppresiver Faktoren und einer Normalisierung der Tumorvaskulatur führt. In den behandelten Tumoren konnte eine erhöhte Infiltration mit CD8+ T-Lymphozyten beobachtet werden. Eine Destabilisierung der Tumor-ECM könnte also in doppelter Hinsicht die Effizienz von Immuntherapien erhöhen: durch Entfernung physikalischer Infiltrationsbarrieren und durch eine Verringerung protektiver Signalwege. In dem vorliegenden Projektantrag, wollen wir das Potential ECM-gerichteter Therapien erforschen, immuntherapeutische Ansätze in ihrer Wirksamkeit zu unterstützen.  

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Institut für Anatomie und Zellbiologie
Medizinische Klinik und Poliklinik II / Stammzelltransplantation

Projekttitel

Analyse der tumorbiologischen Funktion von Mechanotransduktion in 3D-Modellen für die Myelom-Knochenerkrankung

Projektleiterinnen

  • Prof. Dr. Regina Ebert
    Lehrstuhl für Orthopädie
  • Prof. Dr. Franziska Jundt
    Medizinische Klinik und Poliklinik II

Laufzeit

01.07.2020 - 30.06.2023

Abstract

Das Multiple Myelom (MM) ist durch klonale Plasmazellen im Knochenmark charakterisiert, die große Mengen monoklonaler Immunglobuline ausscheiden. MM-Zellen infiltrieren diffus das Knochenmark oder wachsen als multiple fokale Läsionen. Sie hemmen die Differenzierung von Osteoblasten und stimulieren die Funktion der Osteoklasten. Dadurch entwickelt sich die charakteristische Myelom- Knochenerkrankung, die mit einer gesteigerten Knochenresorption, osteolytischen Knochenläsionen sowie mit einem erhöhten Frakturrisiko einhergeht. Unsere Vorarbeiten im MOPC315.BM-Mausmodell zeigen, dass durch mechanische Belastung des Myelom-infiltrierten Knochens osteoanabole Effekte erzeugt werden können. Dieser Einfluss auf das Knochen-Mikroenvironment verursacht zudem tumorbiologische Effekte und geht mit einer Verringerung der Tumorlast und der Disseminierung der MM-Zellen einher. Durch Hochdurchsatz-RNAseq-Analysen konnten wir eine Reihe von Kandidatengenen identifizieren, die für die osteoanabolen und tumorbiologische relevanten Effekte der Mechanotransduktion in der Myelom-Knochenerkrankung verantwortlich sein könnten. Parallel dazu zeigen unsere Arbeiten in 2D-Zellkulturmodellen, dass (1) Myelomzellen und skelettale Vorläuferzellen in der direkten Kokultur Kontakt-induzierte Zielmoleküle hoch- und herunterregulieren und (2), dass Mechanotransduktion in mesenchymalen Stammzellen durch konditionierte Medien aus MM-Zellkulturen moduliert werden kann. In dem hier beantragten Projekt sollen geeignete 3D-Modelle für die Myelom-Knochenerkrankung etabliert werden, die die funktionelle Analyse mechanobiologischer Effekte (fluid-flow) auf MM-Zellen und deren Mikroenvironment erlauben. Dabei sollen die Kandidatengene in vitro funktionell validiert werden, die wir in unserem MOPC315.BM-Modell identifiziert haben. Die Charakterisierung der molekularen Mechanismen von Mechanotransduktion im 3D-Modell wird dazu beitragen, neue Targets für die Behandlung der Myelom-Knochenerkrankung zu bestimmen. 

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Lehrstuhl für Orthopädie
Medizinische Klinik und Poliklinik II

Projekttitel

CD30 als therapeutische Angriffsstruktur in kutanen T-Zell- Lymphomen

Projektleiterinnen

  • PD Dr. med. Marion Wobser 
    Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie
  • Dr. rer. nat. Katja Maurus
    Pathologisches Institut

Laufzeit

01.07.2021 - 30.06.2023

Abstract

Kutane T-Zell-Lymphome zeigen in fortgeschrittenen Stadien eine schlechte Prognose. Die neu zugelassene Therapie mit dem CD30-Immunotoxin Brentuximab vedotin (BV) verbesserte deutlich die therapeutischen Erfolge. Limitierend ist hierbei allerdings, dass
a. nur ca. 50% aller kutanen T-Zell-Lymphome CD30 exprimieren,
b. die Regulation und Funktion von CD30 in kutanen T-Zell-Lymphomen weitgehend unverstanden sind,
c. bei mit BV behandelten Patienten häufig eine therapiebegrenzende Nervenschädigung auftritt.

Somit bedarf es einer weiteren Erforschung und Optimierung dieses zielgerichteten Therapieansatzes.
Ein Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die Funktion und Regulation von CD30 in kutanen T-Zell-Lymphomen zu charakterisieren. Eine Grundlage wird hierbei das massive parallel sequencing von Gewebeproben sein. Außerdem sollen in vitro durch das Screenen von CD30-Reporterzellen mittels einer Inhibitor-Library CD30-regulierende Signalwege identifiziert werden. Mutationen bzw. detektierte Signalwege werden anschließend in vitro u.a. durch Überexpression von (mutierten) Proteinen bzw. mittels knock-down/out-Experimenten funktionell charakterisiert.
Ein weiteres Ziel ist die Optimierung der CD30-gerichteten Therapie beim kutanen T-Zell-Lymphom, welche wir in vitro und im Mausmodell präklinisch evaluieren.

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Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie
Pathologisches Institut

Projekttitel

Ferroptose als therapeutisches Ziel beim Multiplen Myelom und anderen hämatologischen Neoplasien

Projektleiterinnen

  • Prof. Dr. Ralf Bargou
    Comprehensive Cancer Center Mainfranken
  • Dr. Jose Pedro Friedmann Angeli
    Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin

Laufzeit

01.07.2020 - 30.06.2021

Abstract

Das Multiple Myelom (MM) ist eine unheilbare Erkrankung, die durch die maligne Transformation reifer Plasma-B Zellen entsteht. Die aktuellen Therapien setzen Proteasom-Inhibitoren ein. Diese Inhibitoren führen zu einem verlängerten Überleben, allerdings entwickeln die Patienten im Laufe der Therapie Resistenzen gegen diese Inhibitoren. Für die Behandlung des MM ist daher die Identifikation neuer therapeutische Zielstrukturen von großer Wichtigkeit. Wir konnten kürzlich zeigen, dass FSP1 eine bisher unbekannte Rolle bei der Regulation der Ferroptose beim MM spielt. Ferroptose ist eine Form des Zelltodes der durch eine Eisen-abhängige Lipidoxidation gekennzeichnet ist. Durch die weitere Charakterisierung, dieses für das Überleben maligner Zellen wichtigen Netzwerkes, wollen wir neue therapeutische Zielstrukturen identifizieren und diese in vitro und in vivo validieren.

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Comprehensive Cancer Center Mainfranken
Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin

Projektbereich D - Transplantation und Tissue Engineering

Projekttitel

Entwicklung eines 3D-in-vitro-Testsystems für die Primäre Ziliendyskinesie

Projektleiter

  • PD Dr. med. Stephan Hackenberg
    Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten
  • Prof. Dr. med. Helge Hebestreit
    Kinderklinik und Poliklinik

Laufzeit

01.01.2016 - 31.12.2018

Abstract

Die Primäre Ziliendyskinesie (PCD) ist eine seltene, autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung mit einem heterogenen genetischen Muster und klinischen Bild. Pathophysiologisch liegen hier Funktionsstörungen der Zilien des respiratorischen Epithels zugrunde. Die bisher kaum evidenz-basierten Behandlungsoptionen beinhalten z. B. die topische Applikation hypertoner Lösungen, Atemtherapie, Antibiotikagaben und Mukolytika. Aufgrund der Heterogenität der PCD bzgl. Genetik, Pathophysiologie und klinischer Symptomatik wäre ein aussagekräftiges in-vitro -Modell hilfreich, mit dem man neue und patientenorientierte Therapiekonzepte vor größeren Studien am Patienten testen könnte. Zellkulturen aus humanen Atemwegsepithelzellen sind hilfreich für die Untersuchung von biologischen, toxikologischen und therapeutischen Fragestellungen der Schleimhaut des Respirationstraktes. Eine Ko-Kultivierung von Nasenschleimhautzellen mit z. B. Fibroblasten unter sog. Air-Liquid Interface Bedingungen führt zu einem hohen mukoziliären Differenzierungsgrad der Zellen in-vitro. Ziel des Projektes ist die Etablierung eines 3D-in-vitro- Testsystems unter Verwendung von Nasenschleimhautzellen von Patienten mit PCD. Es ist zu erwarten, dass die ziliäre Funktionsstörung auch im Modell manifest ist. So kann die Wirkung potentieller Therapeutika am Modell funktionell untersucht werden, um individuell ein optimales Therapiekonzept erstellen zu können. Daneben werden Lasermikrodissektionen und die Raman Spektroskopie weitere Aufschlüsse über die Pathogenese der Erkrankung geben. Ein funktionsfähiges in-vitro-Modell der Atemwegsschleimhaut könnte zukünftig ebenfalls auf andere Erkrankungen des respiratorischen Systems übertragen werden. Zudem ist ein hochdifferenziertes humanes Schleimhautmodell auch für toxikologische Fragestellungen oder die Untersuchung von Tumor-Wirt-Interaktionen hochinteressant.

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Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten
Kinderklinik und Poliklinik

Projekttitel

Zell- und Hydrogel-basierter Lipotransfer zur Stimmlippenaugmentation 

Projektleitung 

  • Prof. Dr. rer. nat. Torsten Blunk
    Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie
  • PD Dr. med. Katrin Frölich
    Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten

Laufzeit

01.01.2016 - 31.12.2018

Abstract

Ein ungenügender Verschluss der Stimmritze (Glottis), wie er im Rahmen einer einseitigen Stimmlippenlähmung oder nach Tumorresektionen auftreten kann, führt zu Heiserkeit und Schluckstörungen. Die Behandlung dieser funktionellen Störung beruht auf der Verbesserung bzw. Wiederherstellung des kompletten Glottisschlusses. Dies kann durch Augmentation der betroffenen Stimmlippe durch Injektion von autologem Fettgewebe (Lipografts) erreicht werden. Dadurch wird diese weiter zur Mittellinie verlagert und der Glottisschluss verbessert sich. Aufgrund der Instabilität und der schwer vorhersagbaren Resorption des injizierten Fettgewebes ist eine Langzeitstabilität des augmentierten Volumens und damit eine dauerhafte Symptomfreiheit des Patienten jedoch nicht gewährleistet. Ziel des beantragten Projekts ist es daher, durch die Anreicherung der injizierten Lipografts mit isolierten mesenchymalen Stammzellen aus Fettgewebe (adipose-derived stem cells, ASC) bzw. der stromalen vaskulären Fraktion (SVF), den sog. „zell-assistierten Lipotransfer“, eine erhöhte Stabilitätsrate des eingebrachten Gewebes zu erreichen. Der Einsatz eines volumenstabilen, zell- und gewebeverträglichen Hydrogels (langzeitstabiles Fbringel) zur Einbettung der zellangereicherten Fetttransplantate soll zudem eine bessere Retention der Zellen und ein definiertes, stabiles Volumen des Implantats von Beginn der Behandlung an gewährleisten. Nach Charakterisierung der mit Zellen angereicherten Lipografts bzw. des Fibringelsystems in vitro und in vivo (Kaninchenohrmuschel) hinsichtlich der langfristigen Volumenstabilität, der Vitalität, Vaskularisierung und Gewebeentwicklung wird das neu entwickelte Füllmaterial für die Stimmlippenaugmentation im Kaninchenkehlkopf evaluiert. Für die erfolgreiche Durchführung des Projektes ergänzt sich die Expertise beider Projektpartner (AK Blunk - Grundlagenforschung Tissue Engineering von Fettgewebe; AK Frölich - Klinische Forschung Stimmlippenaugmentation) in idealer Weise.

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Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie
Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten

Projekttitel

Tissue Regeneration in Musculoskeletal Diseases

Projektleiterin

  • Dr. Marietta Herrmann
    Muskuloskelettales Centrum Würzburg

Laufzeit

01.05.2017 - 30.04.2022

Abstract

Musculoskeletal diseases become more and more important with the aging population. In the past decades, tremendous research efforts have been made towards the development of cell therapies and tissue engineering strategies, in particular in the field of bone and cartilage repair. While these approaches have been proven efficient in the preclinical stage, translation into clinics often fails. The reasons for this are diverse but it appears that (i) basic research into regenerative mechanisms and (ii) a clear focus on simple, preferably intra-operative, strategies will be important to overcome these hurdles in the future. The research lines of the IZKF Research Group Tissue Regeneration in Musculoskeletal Diseases are focused on both. Basic mechanisms of tissue regeneration are investigated by revealing the influence of the microenvironment on stem cell behavior in both physiological and pathological situations. In this context, we are developing in vitro models mimicking different aspects of the stem cell niche in vivo. Furthermore, we are particularly interested in the role of the immune system in regeneration as well as the immunoregulatory effects of mesenchymal stem cells (MSCs). Finally, we also focus on the development of cell therapies for musculoskeletal tissue repair, especially focusing on intra-operative cell transplantation approaches.

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Muskuloskelettales Centrum Würzburg

Projekttitel

Pilzkeratitis im 3D-Cornea-Modell: Etablierung neuer diagnostischer und therapeutischer Strategien

Projektleitung 

  • Prof. Dr. Oliver Kurzai
    Institut für Hygiene und Mikrobiologie
  • Dr. Daniel Kampik
    Augenklinik und Poliklinik

Laufzeit

01.07.2020 30.06.2023

Abstract

Hintergrund: Infektionen der Hornhaut mit Pilzen (Keratomykosen) sind bei Diagnostik und Therapie eine Herausforderung und können zur Erblindung führen. Fragestellung und Ziele: Bisherige Tests zur Wirksamkeit von Antimykotika (Anti-Mykogramm) bilden die Interaktion von Wirkstoff und Pilzen im Gewebe der Hornhaut nicht hinreichend ab. Daher ist nicht vorhersagbar, welcher Wirkstoff gegen welchen Pilzstamm intracorneal fungizid wirkt. Unser Ziel ist es, ein von uns etabliertes humanes Cornea- Modell mit verschiedenen Pilzstämmen zu infizieren und die Wirksamkeit von bekannten und neuen antifungalen Wirkstoffe zu testen. Methodik: Mit dem in den letzten 3 Jahren etablierten humanen 3D Hemi-Cornea-Modell lassen sich Pilzinfektionen der Cornea in vitro reproduzierbar untersuchen. (1) Das Modell wird mit klinisch relevanten Pilzstämmen infiziert und folgende Parameter untersucht: Invasivität, Zytotoxizität, Zytokin-Induktion, abhängig von variablen Modell-Parametern: Epithel-Integrität, Hypoxie, Wassergehalt. (2) Etablierte und neue Substanzen werden auf fungizide oder protektive Wirkung getestet: Antimykotika (z.B. neue Azole), Antiseptika, neue Tränenersatzmittel (z.B. wasserfreie semifluorierte Alkane). (3) Klinische Methoden der Bildgebung werden auf das Modell übertragen, um im laufenden Versuch die Infektion zu überwachen: OCT (optische Cohärenztomographie) und CCM (konfokale Cornea-Mikroskopie). (4) Modell-Optimierung: Ersatz der immortalisierten Epithelzelllinie durch primäre humane Epithelzellen oder induzierte pluripotente Stammzellen; Ergänzung um eine Endothelzellschicht. Erwartete Bedeutung: Durch Identifikation optimaler Therapiestrategien im Cornea-Modell können Keratomykosen effektiver therapiert werden. Bezug zur Verbundthematik: Im Projekt wird eine klinisch relevante Fragestellung bearbeitet, die den Schwerpunkt „Entzündungsreaktion“ ergänzt. Die Cornea- Modelle lassen sich auch zur Untersuchung anderer Krankheiten und Substanzen verwenden.

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Institut für Hygiene und Mikrobiologie
Augenklinik und Poliklinik

Projekttitel

Wechselwirkung von zwei zentralen Signalkaskaden – Ahr und ERK bei Atherosklerose

Projektleitung 

  • Prof. Dr. Alma Zernecke-Madsen
    Institut für Experimentelle Biomedizin II
  • Prof. Dr. Kristina Lorenz
    Institut für Pharmakologie und Toxikologie

Laufzeit

01.07.2021 - 30.06.2022

Abstract

Kardiovaskuläre Erkrankungen stellen die häufigste Ursache für Mortalität und Morbidität dar und sind ursächlich für 40% aller Todesfälle in der westlichen Welt. Die Hauptursache für kardiovaskuläre Erkrankungen ist die Atherosklerose, eine chronische Entzündungserkrankung der Arterienwand. Aktuelle Therapieansätze zielen vor allem auf die Reduktion kardiovaskulärer Risikofaktoren ab. Die Identifikation von neuen molekularen Angriffspunkten könnte dazu beitragen, neue therapeutische Strategien zu entwickeln. Der Liganden-aktivierbare Transkriptionsfaktor Aryl-hydrocarbon Rezeptor (Ahr) steuert vielfältige biologische Prozesse und ist wichtig für die Gewebshomöostase, aber auch bei der Entwicklung pathologischer Zustände, zum Beispiel bei Inflammationserkrankungen und Neoplasien. Für Ahr wurde eine Wechselwirkung mit Mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAP) postuliert. Die MAP Kaskade besteht aus den Kinasen Raf, MAP/ ERK Kinase, sowie der extrazellulär regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) und stellt einen wichtigen Signalweg in verschiedenen Zellen dar, der bei Zelltod, Differenzierung und Zellwachstum wichtig ist. Wir haben eine Autophosphorylierung von ERK2 an Threonin 188 identifiziert, welche als posttranslationale Modifikation eine entschiedene Rolle für die zelluläre ERK1/2 Lokalisierung und der Vermittlung bestimmter ERK Funktionen spielt. In dem aktuellen Projekt möchten wir die Interaktion von Ahr und ERK1/2 genau charakterisieren und deren Bedeutung für die Immunzellfunktionen im Kontext der Atheroskerose entschlüsseln.

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Institut für Experimentelle Biomedizin II
Institut für Pharmakologie und Toxikologie

Projektbereich E - Vaskulopathien und Myokarderkrankungen

Projekttitel

Genetische Ursachen und Molekulare Mechanismen von Kardiomyopathien  

Projektleitung

  • Prof. Dr. med Brenda Gerull
    Medizinische Klinik und Poliklinik I
  • PD Dr. rer. nat. Simone Rost
    Institut für Humangenetik
  • Dr. rer. nat. Daniel Liedtke
    Institut für Humangenetik

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020 

Abstract

Monogene Kardiomyopathien sind klinisch und genetisch heterogene Erkrankungen, die häufig auch bei jungen Menschen zu Herzinsuffizienz und plötzlichem Herztod führen. Das derzeitige klinische Management dieser angeborenen Formen ist limitiert durch: 1) das Unwissen über die verursachenden Gene; (2) mangelnde funktionelle Charakterisierung neuer Genvarianten; (3) das Unverständnis der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen; (4) das Fehlen einer spezifischen präventiven Therapie. Unser Ziel ist, durch die Anwendung von neuen genetischen Technologien wie Exom-Sequenzierung und detaillierter funktioneller Analyse sollen potentiell krankheitsverursachende Varianten in neuen Kardiomyopathiegenen entdeckt, und die molekularen Mechanismen der Krankheitsentstehung aufgeklärt werden. Zunächst, werden wir ganze Exome von betroffenen Patienten sequenzieren und bioinformatische Analyseverfahren entwickeln, um neue kardiale Genvarianten zu identifizieren. Diese Genvarianten werden anschließend im Zebrafisch Modellsystem funktionell untersucht. Hierzu sollen die Gene mittels neuer Technologien (CRISPR/Cas9) ausgeschaltet oder als Mutationen ins Zebrafischgenom eingebracht werden. Die generierten Krankheitsmodelle werden phänotypisch in Hinblick auf Entwicklungsdefekte, Herzinsuffizienz und Rhythmusstörungen analysiert. Unser Ansatz eröffnet die Möglichkeit, bestimmte Zielgene therapeutisch zu beeinflussen. Besonders gut eignet sich das Zebrafischsystem für solche Analysen, da Medikamente und niedermolekulare Verbindungen, sog. „small molecules“ im Hochdurchsatzformat in den generierten Kardiomyopathie Modellen überprüft werden können. Unser interdisziplinäres Team verfügt über verschiedene Expertisen auf dem Gebiet der Humangenetik, Genomik, Modelorganismen und Molekularbiologie, um gemeinsam einen signifikanten Beitrag zur Implementierung von Genetik und Genomik in die Kardiologie und damit zur verbesserten Patientenversorgung von Kardiomyopathie-Patienten leisten zu können. 

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Medizinische Klinik und Poliklinik I - Kardiologie
Institut für Humangenetik

Projekttitel

Rolle und therapeutische Modulierung von löslichem VEGFR-1 in der Atherosklerose 

Projektleiterinnen

  • Dr. rer. nat. Sandra Vorlova
    Institut für Experimentelle Biomedizin II
  • Dr. Laura Peters
    Medizinische Klinik und Poliklinik I
  • Prof. Dr. med Alma Zernecke-Madsen
    Institut für Experimentelle Biomedizin II

Laufzeit

 01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Die Atherosclerosis kann als eine chronische Erkrankung der Arterienwand angesehen werden und ist eine der führenden Todesursachen der Westlichen Welt. Aktuell zielen therapeutische Interventionen vor allem auf die Reduktion der bekannten Risikofaktoren. Es ist daher von großer Bedeutung, die inflammatorische Pathogenese der Atheroklerose zu verstehen, um neue anti-inflammatorische Therapieoptionen zu entwickeln.Der Rezeptor VEGFR-1 spielt neben seiner Funktion in der Angiogenese auch eine Rolle in der Pathogenese der Atherosklerose und sowohl aktivierte Endothelzellen als auch Makrophagen können große Mengen an VEGF freisetzen. Die genaue Funktion von VEGF in der Entzündungen ist jedoch nicht verstanden. Interessanterweise wird neben dem aktiven Rezeptor auch eine lösliche Isoform von VEGFR-1 aufgrund alternativer Polyadenylierung (APA) generiert. Löslicher (soluble) VEGFR-1 (sVEGFR-1) besitzt weder eine Transmembran-, noch eine Kinasedomäne, bindet jedoch VEGF weiterhin mit hoher Affinität und inhibiert damit effektiv seine Aktivität. Dazu kann sVEGFR-1 weiterhin mit membrangebundenen VEGFR-1 inaktive Heterodimere bilden. Die gezielte Verschiebung des Gleichgewichts zwischen membrangebundenem und löslichem VEGFR-1 als therapeutischen Angriffspunkt und die Auswirkungen des löslichen Rezeptors auf die Atherosklerose wurden bisher nicht untersucht und sind Ziele des vorliegenden Antrags. Im Einzelnen wollen wir den prädiktiven Wert von sVEGFR-1 und VEGF in Patienten mit koronarer Herzerkrankung eruieren. Parallel dazu planen wir, die APA von VEGFR1 in vitro durch genome editing mit Hilfe des CRISPR/CAS9 Systems zu modulieren um so den genauen Einfluss von sVEGFR-1 auf Immunzellen zu bestimmen. Schließlich wollen wir neuartige Antisense-basierte Herangehensweisen wählen, um die Rolle von sVEGFR-1 in der Atherosklerose zu untersuchen.

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Institut für Experimentelle Biomedizin II
Medizinische Klinik und Poliklinik I

Projekttitel

Determinants of macrophage function and immune cell interactions in cardiac repair

Projektleiter

  • Clement Cochain, PhD
    Institut für Experimentelle Biomedizin

Laufzeit

 01.01.2018 - 31.12.2020

Abstract

Heart failure following myocardial infarction (MI) is one of the leading causes of death and disability worldwide. In adult hearts, MI triggers a tissue repair process that, owing to the poor regenerative capacity of cardiac tissue, leads to the formation of a non-contractile fibrotic scar, and pathological remodeling processes prompted by depressed myocardial function lead progression towards heart failure. In contrast, the neonatal heart has a transient regenerative ability, and lost myocardium can be replaced by functional cardiac tissue. Macrophages (MΦs) have an instrumental role in post-MI cardiac repair, where they perform both protective and pathogenic functions, and are necessary for neonatal heart regeneration. Understanding the exact mechanisms underlying macrophage pro-regenerative functions in the neonatal heart and the differences to macrophage phenotype and function in the adult heart may hold the key to uncover novel therapeutic strategies aiming at shifting immune-mediated cardiac repair towards regenerative processes in MI patients. However, a number of hurdles need to be overcome. First, the precise phenotypes of MΦ subsets that populate the heart during cardiac repair and regeneration as well as the dynamic modulation of MΦ phenotype in various phases of the repair process are poorly known. The intrinsic molecular determinants of MΦ phenotypes also remain to be defined. Second, how interaction with other cell types that infiltrate the injured heart, notably T cells, impacts MΦ in cardiac repair and regeneration is mostly unknown. Finally, the local and systemic impact of metabolic cardiovascular comorbidities on MΦ phenotype and how this affects post-MI cardiac repair is unclear. We will use state-of-the art transcriptomics and gene targeting approaches in murine models of cardiac remodeling after MI and neonatal cardiac injury to address these questions and to dissect the mechanism of MΦ-mediated repair and regeneration of the myocardium.

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Institut für Experimentelle Biomedizin

Projekttitel

Role of antigen-specific CD4+ T-cells in myocardial infarction and repair

Projektleiter

  • Dr. Gustavo Ramos
    Deutsches Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg (DZHI)

Laufzeit

 01.01.2018 - 31.12.2020

Abstract

Infarziertes Myokardgewebe wird mittlerweile zunehmend auch unter dem Gesichtspunkt der Wundheilung untersucht. Damit hat neben den klassischen Aspekten das Immunsystem für das Verständnis dieser Heilungsprozesse im Myokard an Bedeutung gewonnen. In diesem Zusammenhang haben Vorstudien aus unserer und anderen Arbeitsgruppen bereits gezeigt, dass T-Lymphozyten eine zentrale Rolle für die Regulation zentraler Prozesse wie Inflammation, Heilung und Fibrosierung spielen. Diese neue Perspektive auf die Heilungsvorgänge nach einem Myokardinfarkt lässt neue Therapieansätze für Post-Infarkt Patienten erahnen. Im aktuell beantragten Projekt soll unter dem Fokus der myokardialen Heilung untersucht werden, wie die Immunreaktion gegenüber dem infarzierten Myokardgewebe entsteht und zur myokardialen Heilung beiträgt. Mittels neuartiger Techniken wollen wir dazu die Spezifität und Qualität der T-Lymphozytenantwort nach einem Myokardinfarkt untersuchen.

Projekttitel

Rolle der H3K27me3-spezifischen Histondemethylase KDM6A in einem experimentellen Modell des Myokardinfarktes

Projektleiter

  • PD Dr. Matthias Becker
    Institut für Medizinische Strahlenkunde und Zellforschung

  • PD Dr. Ulrich Hofmann
    Medizinische Klinik und Poliklinik I

Laufzeit

01.07.2020-30.06.2023

Abstract

Die Herzinsuffizienz ist eine der bedeutendsten wesentlichen Morbiditäts- und Mortalitätsursachen. Dabei ist in der westlichen Welt die häufigste Ursache die Koronare Herzerkrankung mit ihrer Komplikation, dem Herzinfarkt. Weibliches Geschlecht ist prämenopausal protektiv gegenüber Gefäßerkrankungen, dagegen scheinen Frauen nach einem Myokardinfarkt häufiger eine schwerere Herzinsuffizienz zu entwickeln. Diese geschlechtsspezifischen Unterschiede könnten unter anderem auf epigenetische Effekte zurückzuführen sein. Die Histon-Demethylase KDM6A ist ein X-chromosomal kodiertes Gen, das nicht der regulären X-Inaktivierung unterliegt. Daher kann das Enzym geschlechtsspezifische transkriptionelle Unterschiede auf zellulärer Ebene verursachen. Die Hypothese des vorliegenden Antrages ist daher, dass die Aktivität von KDM6A in Kardiomyozyten und CD4+ T-Zellen geschlechtsspezifische Effekte auf den Ischämie-Reperfusionsschaden und chronische Umbauvorgängen nach einem experimentellen Myokardinfarkt mit verursacht. Das hier beschriebene Projekt soll dabei der Ausgangspunkt für die Beantragung eines extern geförderten Forschungsprojektes sein, mit dem Endziel die zellspezifische mechanistische Rolle und das therapeutische Potential von pharmaklologischen KDM6A Inhibitoren zu untersuchen?

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Institut für Medizinische Strahlenkunde und Zellforschung
Medizinische Klinik und Poliklinik I

Projekttitel

Rekombinante C1q/TNF-related proteins (CTRPs) als potentielle Therapeutika in metabolischen Erkrankungen

Projektleiter

  • Prof. Dr. Kristina Lorenz
    Institut für Pharmakologie und Toxikologie

  • Prof. Dr. Harald Wajant
    Medizinische Klinik und Poliklinik II

  • PD Dr. Heike Hermanns
    Medizinische Klinik und Poliklinik II

Laufzeit

01.07.2020-30.06.2023

Abstract

Hauptprojektziel ist es die Nutzbarkeit einer konservierten Familie von sezernierten Plasmaproteinen, den C1q/tumor necrosis factor (TNF)-related proteins (CTRPs) zur Behandlung von Manifestationen des metabolischen Syndroms zu untersuchen. Hierfür soll geklärt werden, ob rekombinante CTRP-Varianten, insbesondere von CTRP2, CTRP3, CTRP9 und CTRP10, eine protektive Wirkung auf den Myokardinfarkt und/oder die Progression der NAFLD haben. Hierzu werden unterschiedliche Myokardinfarktmodelle (permanente und transiente Ligatur der linken Koronararterie) sowie Diät-induzierte Modelle für Typ-2 Diabetes und NASH verwendet. Zudem sollen durch systematische Bindungsstudien mit Luziferase-CTRP-Fusionsproteinen primäre Zellen oder Zelllinien identifiziert werden, welche die Rezeptoren für die genannten CTRPs exprimieren, um so die Voraussetzungen für die spätere Klonierung dieser Rezeptoren in einem Folgeprojekt zu schaffen. Komplette CTRPs sind oft unterschiedlich oligomerisiert und trimere und oligomere Varianten eines CTRPs können sich in ihrer Aktivität unterscheiden. Die tierexperimentellen Studien werden daher mit CTRP-Varianten definierter trimerer oder hexamerer Stöchiometrie durchgeführt. Hierbei wird der Umstand genutzt, dass die rezeptorbindende gCTRPDomäne der CTRPs trimer vorliegt und N-terminal mit anderen Proteindomänen ohne Funktionsverlust fusioniert werden kann. So sollen trimere Serumalbumin- und hexamere Fc-TNC-CTRP-Varianten der oben genannten CTRPs für die in vivo Studien eingesetzt werden. Die Serumalbumin- bzw. auch die Fc- Domäne stellen dabei sicher, dass die verwendeten gCTRP-Varianten, im Gegensatz zu rekombinanten konventionellen CTRPs und gCTRPs, eine ausreichend hohe Serumverweildauer haben, um praktikabel tierexperimentell eingesetzt werden zu können.

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Institut für Pharmakologie und Toxikologie
Medizinische Klinik und Poliklinik II

Projekttitel

Etablierung und Implementierung von humanen iPS zellbasierten 2D und 3D Modellen für erbliche Kardiomyopathien

Projektleiter

  • Prof. Dr. Brenda Gerull
    Medizinische Klinik und Poliklinik I

  • Dr. Philipp Wörsdörfer
    Institut für Anatomie und Zellbiologie

Laufzeit

01.07.2020-30.06.2023

Abstract

Herzinsuffizienz und der plötzliche Herztod sind häufige klinische Endpunkte von Herz-Kreislauf- Erkrankungen. Vererbte Herzmuskelerkrankungen bieten die Möglichkeit, grundlegende Mechanismen zu untersuchen, die auch bei häufigeren Formen der Herzinsuffizienz eine Rolle spielen. Tatsächlich spielen bei vielen Kardiomyopathien prädisponierende genetische Faktoren eine Rolle. Häufig betroffene Gene sind Gene, die an der Organisation der Kernhülle beteiligt sind. Wir haben kürzlich eine Mutation in einem neuartigen Kernhüllenprotein LEMD2 entdeckt, die eine schwere Form der arrhythmischen Kardiomyopathie verursacht. Die molekularen Mechanismen, die zur LEMD2 assoziierten Kardiomyopathie führen, sind jedoch unverstanden und erfordern Modellsysteme für weitere Untersuchungen. Humane induzierte pluripotente Stammzellen, die mit dem CRISPR/Cas9-System gentechnisch verändert wurden oder direkt von betroffenen Patienten stammen, ermöglichen den Zugang zu menschlichen Herzmuskelzellen für die Krankheitsmodellierung und zum Screenen nach therapeutischen Zielmolekülen. Solche 2D-Zellkultursysteme sind jedoch häufig unzureichend, da nicht nur Kardiomyozyten, sondern auch umliegende Zellen in den Krankheitsprozess eingebunden sind, die miteinander interagieren, Signal und Sekretionsfaktoren austauschen sowie die extrazelluläre Matrix liefern. Aus diesem Grund wären komplexe humane Organoide und künstlich hergestellte Mikrogewebe welche Kardiomyozyten aber auch Blutgefäße, Bindegewebe und Immunzellen enthalten für die Modellierung von Herzerkrankungen und für das Screening nach therapeutischen Zielmolekülen vorteilhaft. In unserem Antrag werden wir (1) eine iPS zellbasierte 3D-Zellkulturplattform (Organoid) für die Untersuchung von gesundem und krankem menschlichem Herzgewebe entwickeln und (2) spezifische Krankheitsmechanismen der erblichen LEMD2- assoziierten Kardiomyopathie aufdecken. Wir erwarten, dass unser Projekt in die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien mündet.

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Medizinische Klinik und Poliklinik I
Institut für Anatomie und Zellbiologie

Projektbereich F - Neue diagnostische und bildgebende Verfahren

Projekttitel

Entwicklung eines radioaktiv markierten CYP17-Inhibitors für die Theranostik von Nebennierentumoren

Projektleiter

  • Dr. rer. nat. Andreas Schirbel
    Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin
  • Prof. Dr. med. Stefanie Hahner
    Medizinische Klinik und Poliklinik I / Endokrinologie

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Für die oft schwierige Differentialdiagnostik von Nebennierentumoren entwickelten wir in den letzten  Jahren [123I]Iodmetomidat und das metabolisch stabilisierte Derivat [123I]IMAZA. Beide Tracer binden an zwei ausschließlich in der Nebennierenrinde und ihren Tumoren exprimierte Enzyme (CYP11B1/2) und  konnten an knapp 300 Patienten erfolgreich eingesetzt werden. Darunter waren auch zahlreiche Patienten  mit metastasiertem Nebennieren-Karzinom. Hier beobachteten wir jedoch nur bei 40% der Patienten einen  Uptake in allen bekannten Läsionen. Nur diese Minderheit der Patienten waren daher Kandidaten für eine  nachfolgende Endoradiotherapie mit [131I]Iodmetomidat bzw. [131I]IMAZA, welche mit bemerkenswertem  Erfolg bei nur geringen Nebenwirkungen durchgeführt werden konnte. Die geringe Sensitivität der beiden  Tracer ist auf den oft schlechten Differenzierungsgrad des Nebennieren-Karzinoms zurückzuführen.  Ein verbesserter Tracer sollte daher an ein anderes molekulares Target binden. Hier konnten wir in  Vorarbeiten zeigen, dass das Enzym CYP17 in Gewebeschnitten von mehr als 250 Nebennieren-  Karzinom-Patienten deutlich höher exprimiert wird als CYP11B1/2. Tracer, die an CYP17 binden, sollten  daher sowohl diagnostisch als auch therapeutisch hochinteressant sein. Wir konnten bereits zahlreiche  fluorierte und iodierte Derivate von Abirateron und CFG920 synthetisieren, von denen die besten IC50-  Werte von bis zu 1 nM aufwiesen. Daher wollen wir im beantragten Projekt die analogen radioaktiven  Tracer komplett präklinisch evaluieren. Da Abirateron bereits für die Therapie des kastrationsresistenten  Prostata-Karzinoms zugelassen ist, ergibt sich für den besten von uns entwickelten Tracer auch eine  mögliche Anwendung bei dieser Krankheit, welche der häufigste Tumor beim Mann ist. 

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Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin
Medizinische Klinik und Poliklinik I / Endokrinologie

Projekttitel

Neue funktionelle und morphologische MRT-Marker des Fibromyalgiesyndroms

Projektleiter

  • Prof. Dr. med. Claudia Sommer
    Neurologische Klinik und Poliklinik
  • Prof. Dr. med. Mirko Pham
    Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Das Fibromyalgiesyndrom (FMS) ist ein überwiegend Frauen betreffendes, schwer behandelbares chronisches Schmerzsyndrom mit hoher Prävalenz in der Bevölkerung, das zu ausgeprägtem Leiden, Verlust von Lebensqualität und hohen Kosten führt. Bezüglich der Pathogenese werden u.a. eine Funktionsstörung der peripheren Nozizeptoren und eine veränderte Schmerzverarbeitung im zentralen Nervensystem diskutiert. In der Neurologischen Klinik wurde eine Kohorte von >100 FMS Patientinnen detailliert bezüglich der klinischen Symptomatik, des Copings, verschiedener Laborparameter sowie der Funktion der peripheren Nozizeptoren untersucht. Dabei stellten sich Untergruppen mit ausgeprägter und mit geringer oder fehlender Funktionsstörung im peripheren Nervensystem heraus. Mittels dieser Kohorte möchten wir die relative Bedeutung von und die Interaktion zwischen peripheren und zentralen Nervensystem bei Patientinnen mit FMS aufklären und somit dazu beitragen, gezieltere, pathophysiologisch orientierte Therapieansätze zu entwickeln. Im geplanten Projekt sollen bei Patientinnen mit stark ausgeprägter und mit wenig ausgeprägter Pathologie im peripheren Nervensystem die Morphologie, Konnektivität und funktionelle sowie metabolische Aktivität im zentralen Nervensystem untersucht werden. Dies wird Mithilfe von strukturellen T1w MPRAGE MRT, MR-Spektroskopie, Diffusions- Tensor-Imaging und resting-state fMRI Sequenzen, sowie statistischen Bildanalysen erfolgen. Es wird somit möglich werden, morphologische, konnektive und funktionelle Unterschiede im Zentralnervensystem erstens zwischen Patientinnen mit Fibromyalgiesyndrom und gesunden Kontrollpersonen, zweitens zwischen Patientensubgruppen zu identifizieren. Wir erwarten hiervon weitreichende Erkenntnisse zur Pathophysiologie des Fibromyalgiesyndroms sowie zu dessen Einordnung als Erkrankung des peripheren und/oder zentralen Nervensystems und neue Ansätze für Subgruppen-spezifische Therapien.

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Neurologische Klinik und Poliklinik
Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

Projekttitel

Optimierung der Adenomdetektion im Colon durch künstliche Intelligenz

Projektleiter

  • Prof. Dr. Alexander Meinig
    Medizinische Klinik und Poliklinik II / Gastroenterologie
  • Prof. Dr. Frank Puppe
    Institut für Informatik

Laufzeit

01.07.2020 - 30.06.2023

Abstract

Die Koloskopie ist mit über 1,5 Millionen Untersuchungen pro Jahr in Deutschland einer der am häufigsten durchgeführten endoskopischen Eingriffe. Die Mehrzahl der Koloskopien findet hierbei im ambulanten Bereich im Sinne einer Vorsorgekoloskopie zur Detektion von frühen Neoplasien, bzw. zur endoskopischen Entfernung von Karzinomvorstufen wie Adenome statt. Wie in mehreren Studien demonstriert werden konnte, ist die Adenomdetektionsrate der maßgebliche Parameter zur Senkung der Inzidenz von kolorektalen Karzinomen. Es gibt Ansätze die Adenomdetektionsrate durch Vergrößerung des endoskopischen Blickwinkels zu erhöhen. Problematisch in diesem Zusammenhang ist jedoch die Tatsache, dass hierdurch der Untersucher mehr Information verarbeiten muss, das Bild sich verzerrt darstellt und die Fülle der dargestellten Bildmodalitäten sich individuell schwer verarbeiten lässt. Dementsprechend sind diese Verfahren in der Praxis bisher nicht umgesetzt worden. Ein weiterer – vollständig neuer – Ansatz zur Polypendektion ist die digitale Bildanalyse mittels künstlicher Intelligenz (KI). Hierbei muss jedoch berücksichtigt werden, dass die KI auf die gleiche Bildinformation wie der Untersucher, nämlich dem endoskopischen Standard-Bildausschnitt, während der Untersuchung angewiesen ist. Ob jedoch eine KI zur Erhöhung der Adenomdetektionsrate beiträgt, indem neben dem endoskopischen Standardbild zusätzliche Bildquellen ausschließlich mittels KI während der laufenden Untersuchung analysiert werden, ist bisher nicht untersucht worden und soll Thema des geplanten interdisziplinären Forschungsprojekts sein

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Medizinische Klinik und Poliklinik II / Gastroenterologie
Institut für Informatik

Projektbereich N - Klinische und molekulare Neurobiologie

Projekttitel

Ciliary neurotrophic factor (CNTF) in der humanen Retina während des normalen Alterns und bei der altersbedingten Makuladegeneration 

Projektleiter

  • PD Dr. med. Thomas Ach
    Augenklinik und Poliklinik
  • Prof. Dr. med. Michael Sendtner
    Institut für Klinische Neurobiologie

Laufzeit

01.01.2016 - 31.12.2018 

Abstract

Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist eine multifaktorielle Erkrankung des älteren Menschen, die bis zur Erblindung führen kann. Mit der intravitrealen Blockade von Wachstumsfaktoren kann zumindest bei einem Teil der Patienten (exudative AMD; 10 %) eine Progression verzögert werden. Für den Großteil der Betroffenen (Frühformen und geographische Atrophie; 90%) gibt es derzeit keine erfolgreichen Therapien. In der klinischen Erprobung sind Medikamente wie intravitreal applizierter ciliary neurotrophic factor (CNTF). CNTF ist ein neurotropher und myotropher Faktor, der sich positiv auf das Überleben von Motoneuronen und Neuronen, aber auch Zellen der Retina auswirkt. Im Tiermodell konnte eine intravitreale CNTF-Gabe die Degeneration von Fotorezeptoren verzögern. Ähnliche Effekte wurden auch beim Menschen beobachtet. Daten zur genauen Wirkweise und möglichen Angriffspunkte in der murinen und humanen Netzhaut fehlen jedoch.Das vorliegende Projekt hat deshalb zum Ziel, die CNTF Expression und CNTF Rezeptorverteilung in der normal alternden menschlichen Netzhaut sowie bei AMD zu charakterisieren. Identische Untersuchungen werden an alternden Wildtyp-Mäusen durchgeführt. Zusätzliche Knockout Mausmodelle sollen ermöglichen, CNTF-Signalkaskaden aufzuzeigen und die entsprechenden phänotypischen RPE und Fotorezeptor- Veränderungen zu beschreiben. Vergleiche zwischen den histologischen Ergebnissen werden erlauben, Unterschiede und Gemeinsamkeiten von humanem und murinem Gewebe zu definieren, was dann auch als Basis für die Entwicklung neuer Therapeutika für den Menschen dienen kann.

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Augenklinik und Poliklinik
Institut für Klinische Neurobiologie

Projekttitel

Anatomische und funktionale Untersuchungen im ZNS von Zebrafischmodellen humaner Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung (ADHS)

Projektleitung

  • Prof. Dr. Marcel Romanos
    Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie
  • Dr. rer. nat. Carsten Drepper
    Klinik und Poliklinik für Kinder- u. Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie
  • Dr. rer. nat. Christina Lillesaar
    Physiologische Chemie I

Laufzeit

01.01.2016 - 31.12.2018 

Abstract

In den letzten zwei Jahrzenten wurde eine Vielzahl von genetischen Grundlagen bei psychiatrischen Erkrankungen, wie etwa Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS), Autismus, Angsterkrankungen, Depression, usw., identifiziert. Für die Mehrzahl der identifizierten Genvarianten ist völlig unverstanden, ob und wie diese zur Ausprägung eines spezifischen psychiatrischen Krankheitsbildes beitragen. Innerhalb des letzten Jahres haben wir eine auf Zebrafisch basierte Plattform aufgebaut, mit der sich entsprechende Fragestellungen adressieren lassen. So konnten wir als Ausgangspunkt in unserem Labor die Etablierung eines Morpholino-vermittelten loss-of-function Modells für das ADHS-Kandidatengen LPHN3 reproduzieren und phänotypisch charakterisieren. Es zeigte sich hypothesenkonform eine Hyperaktivität und eine verminderte Tyrosinhydroxylase Expression im Hirn des Zebrafischmodells. Auch konnten wir Untersuchungen zur Toxikologie der ADHS-Kandidatensubstanz Acetaminophen (Paracetamol) mit unserer Zebrafischplattform durchführen. Mit diesem hier beantragten Projekt werden wir die mechanistische Rolle der Top5 ADHS-Kandidatengene untersuchen. Es ist geplant neben der Phänotypisierung von Morpholino-Modellen auch die auf Mutationen basierende CRISPR/Cas9 Technologie anzuwenden. Auch werden wir die Phänotypisierung durch ein Setup für adulte Zebrafische komplettieren und dadurch ein vollständiges Entwicklungsmodell psychiatrischer Erkrankungen schaffen. Durch diese Erweiterung werden wir in die Lage versetzt, auch komplexere Verhaltensweisen (z.B. soziale Interaktionen oder Angstverhalten) in den entsprechenden Modellen zu untersuchen und somit ein besseres Verständnis der höheren Funktionen einzelner Genvarianten zu erhalten. Durch das phänotypische und morphologische Charakterisieren einer Mutation durch die gesamte Ontogenese des Tieres erhoffen wir uns ein besseres Verständnis von der genetischen Ätiopathogenese psychiatrischer Erkrankungen.  

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Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und PsychotherapieKlinik und Poliklinik für Kinder- u. Jugendpsychiatrie, Psychosomatik u. Psychotherapie

Physiologie Chemie I

Projekttitel

Etablierung innervierter 3D Hautkulturen zur Untersuchung der Pathophysiologie von small fiber Neuropathien

Projektleitung

  • PD Dr. med. Nurcan Üçeyler
    Neurologische Klinik und Poliklinik
  • Dr-Ing. Jan Hansmann
    Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Small fiber Neuropathien (SFN) sind eine Subgruppe sensibler Polyneuropathien, die durch eine Störung der A-delta und C-Nervenfasern typischerweise mit brennenden neuropathischen Schmerzen an Zehen und Füßen charakterisiert ist. Histologisch findet sich eine Reduktion bis Verlust der intraepidermalen Nervenfasern (IENF). Warum diese Fasern degenerieren, wie Nozizeptorverlust mit Schmerz einhergeht und warum die Faserdichte nicht mit Schmerz korreliert, ist unklar. Es gibt Hinweise darauf, dass Fibroblasten und Keratinozyten hierbei eine wichtige pathophysiologische Rolle spielen. Allerdings sind die Untersuchungsmöglichkeiten der Zell-IENF-Interaktionen in vivo und in vitro eingeschränkt – nicht zuletzt aufgrund des nur geringen Biomaterials, das von Probanden gewonnen werden kann ohne Möglichkeit der funktionellen Analyse. Unser Ziel ist, mittels moderner Zellkulturtechnik aus nur 6 mm kleinen Hautstanzbiopsaten von SFN Patienten und Kontrollen, 3D Hautmodelle zu etablieren, die wir mit sensiblen Nervenfasern innervieren möchten. Diese innervierten 3D Hautmodelle sollen mittels histologischer, molekularbiologischer und elektrophysiologischer Techniken hinsichtlich möglicher lokaler Einflussfaktoren auf Nervenfasersensibilisierung untersucht werden. Zudem sollen sie der funktionellen Analyse von topisch wirksamen Analgetika dienen. Innervierte 3D Hautmodelle werden nicht nur entscheidend dazu beitragen, das Verständnis der Schmerzpathophysiologie und der Nervenfasersensibilisierung bei SFN zu verbessern, sondern auch völlig neue Möglichkeiten eröffnen, Zell-Nerv-Interkationen zu analysieren. Dies wird die Forschung sowohl auf dem Gebiet Schmerz und Neuropathien, als auch in Nachbardisziplinen und bei der pharmazeutischen Medikamentenentwicklung beflügeln. Unser Projekt setzt mit der Kooperation zwischen klinischer und experimenteller neurobiologischer Forschung die Verbundthematik optimal um.

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Neurologische Klinik und Poliklinik
Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin

Projekttitel

Zerebrale Serotonintransporter-Aktivität bei ängstlicher Depression als Entscheidungshilfe für spezifischere Therapie

Projektleiter

  • Dr. med. Andreas Menke
    Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie
  • Dr. med. Constantin Lapa
    Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Ängstlich-depressive Patienten zeigen gegenüber nicht-ängstlich Depressiven eine schwerere Symptomatik, höhere Suizidalität und ein schlechteres Therapieansprechen. Sie stellen mit etwa 50% die größte Subgruppe der depressiven Patienten dar. Bislang werden Störungen des serotonergen Systems als wesentlicher Faktor zur Entwicklung von depressiven wie auch ängstlichen Störungen angenommen. Studien mit den selektiven Serotonin- Wiederaufnahme-Hemmern (SSRIs), also Hemmer des Serotonintransporters (SERT) zeigten ein schlechteres Ansprechen der Antidepressiva bei ängstlich-depressiven Patienten, wohingegen Studien mit Serotonin und Noradrenalin Wiederaufnahmehemmern (SNRI) keinen Unterschied oder sogar ein besseres Therapieansprechen beobachten konnten. Polymorphismen wie 5-HTTLPR in dem SERT kodierenden Gen, SCL6A4, führen zu einer reduzierten Expression und wurden mit ängstlichem Verhalten und mit erhöhtem Risiko depressive Episoden in Abhängigkeit von Kindheitstrauma zu entwickeln assoziiert. Diese Polymorphismen wurden auch mit schlechterem Therapieansprechen assoziiert und eine Hypomethylierung des SLC6A4 wurde bei Patienten mit eingeschränkter Therapieresponse beobachtet. Studien mit Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ergaben eine reduzierte Bindungskapazität des SERT in unmedizierten depressiven Patienten. Tatsächlich konnte eine erhöhte Bindungskapazität des SERT vor Beginn einer Behandlung mit einem SSRI ein erfolgreiches Therapieansprechen vorhersagen. Daher soll diese Studie mit einer Kombination aus genetischen (SERT Polymorphismen und Methylierung, sowie RNA-Expression) und Bildgebungsdaten (zentrale SERT Bindungskapazität) erstmalig zeigen, ob ängstlich-depressive Patienten eine verminderte SERT Bindungskapazität haben, die zumindest teilweise ein vermindertes Ansprechen auf SSRIs erklärt könnte und daher Antidepressiva gewählt werden sollten, die vor allem noradrenerge und dopaminerge Pathways modulieren, wie zum Beispiel Venlafaxin oder Duloxetin.

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Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie
Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin

Projekttitel

Pathogenese von Anti-Contactin-1-assoziierten Neuropathien

Projektleiterinnen

  • Prof. Dr. rer. nat. Carmen Villmann
    Institut für Klinische Neurobiologie
  • Dr. med. Kathrin Doppler
    Neurologische Klinik und Poliklinik

Laufzeit

01.07.2017 - 30.06.2020

Abstract

Autoantikörper gegen Contactin-1, ein paranodales Schnürringprotein, wurden 2013 erstmals bei Patienten mit entzündlichen Neuropathien beschrieben. Patienten mit Autoantikörpern gegen paranodale Proteine unterscheiden sich klinisch und im Therapieansprechen von Patienten mit anderen entzündlichen Neuropathien. Da es sich überwiegend um Antikörper der Subklasse IgG4 handelt, kommt eine Komplement-vermittelte Entzündungsreaktion, wie sie bei anderen Autoantikörper-vermittelten Neuropathien vermutet wird, als Schädigungmechanismus nicht in Frage. In der geplanten Studie möchten wir die Pathogenität von IgG4- und IgG3-Autoantikörpern gegen Contactin-1 durch die Übertragung von Patientenantikörpern auf die Ratte und Induktion von Symptomen und Nervenleitungsstörung untersuchen. Die Untersuchung der Ranvierschen Schnürringe der behandelten Tiere mittels hochauflösender Mikroskopie soll Hinweise auf den zugrunde liegenden Pathomechanismus liefern. Auf funktioneller Ebene werden wir durch Patch-Clamp-Messungen an Spinalganglienneuronen untersuchen, inwieweit die Autoantikörperbindung die Leitfähigkeit der Natriumkanäle beeinflusst, da das Protein Contactin-1 mit den spannungsabhängigen Natriumkanälen interagiert. Durch die Identifizierung der Epitope und Untersuchung der Bindungseigenschaften der Antikörper an verschiedenen Geweben (peripherer Nerv, Spinalganglienzellen) möchten wir die Pathogenese der Nervenschädigung auf molekularer Ebene näher untersuchen. Eine Hypothese ist, dass die IgG4-Autoantikörperbindung an das Targetprotein primär die Protein-Protein-Interaktionen der Zelladhäsionsproteine stört und sekundär Fehlverteilungen der Adhäsionsproteine selbst sowie der assoziierten Ionenkanäle entstehen, die im Verlauf veränderte Nervenleitfähigkeiten bedingen. Unser Ziel ist es, die Pathogenese der Anti-Contactin-IgG4- assoziierten Neuropathie aufzuklären, um langfristig zielgerichtete Therapien der verschiedenen Subtypen der entzündlichen Neuropathien zu ermöglichen.

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Institut für Klinische Neurobiologie
Neurologische Klinik und Poliklinik

Projekttitel

Optogenetische Untersuchung striataler Dysregulation im Parkinson Mausmodell

Projektleiterinnen

  • PD Dr. med. Chi Wang Ip
    Neurologische Klinik und Poliklinik
  • Prof. Dr. rer. nat. Philip Tovote
    Institut für Klinische Neurobiologie

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Die Pathophysiologie des M. Parkinson (PD) ist noch ungeklärt und es existiert bislang keine kausale Therapie dieser Erkrankung. Anatomisch kommt es zu einer progredienten Degeneration der dopaminergen Neurone in der Substantia nigra (SN) mit Denervierung der striatalen Projektionen sowie zum Auftreten von intrazytoplasmatischen Lewy-Körper, deren Hauptkomponente alpha-Synuklein (aSyn) ist. Die Funktion dieses Proteins ist nicht eindeutig geklärt, hereditäre Parkinson-Syndrome mit Mutationen des aSyn kodierenden Gens deuten auf eine pathogene Rolle von verändertem aSyn. Es wird postuliert, dass die dopaminerge Neurodegeneration zu einer Imbalance des zentralen motorischen Netzwerkes zwischen Basalganglien, Thalamus und Motorcortex führt und letztendlich die klinische Symptomatik beim PD bedingt. Dabei spielt die Dysregulation des Striatums eine wichtige Rolle, denn hier treten exzitatorische Fasern aus dem Cortex und dem Thalamus, dopaminerge Fasern aus der SN und modulierende striatale Interneurone mit den „medium spiny neurons“ (MSN) in Kontakt, die wiederum als wichtigste striatale Projektionsneurone in weitere Basalganglionäre Strukturen und in den Thalamus verlaufen. Ziel dieses Projektes ist es in einem auf mutiertem aSyn basierenden PD Mausmodell (AAV1/2- A53T-aSyn) die striatale Dysregulation zu untersuchen mittels zellbiologischer und elektrophysiologischer Techniken. Dabei sollen striatale MSN, striatale Interneurone, cortico-striatale und thalamo-striatale Trakte analysiert werden mittels immunhistochemischer und histologischer Methoden, elektrophysiologischer Untersuchungen auf neuronale Aktivität und durch optogenetische Modulation der Aktivität corticaler, thalamischer und striataler Neurone. Wir werden zellbiologische Pathologie und elektrophysiologische, zur Netzwerkstörung führende Veränderungen korrelieren und durch Optogenetik Verbesserung motorischer Defizite erzielen, und somit mögliche, neue Ziele einer Parkinson-Therapie identifizieren.

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Institut für Klinische Neurobiologie
Neurologische Klinik und Poliklinik

Projekttitel

Analyse der neuronalen Gb3 und Ionenkanalinteraktion bei M. Fabry mittels High-Resolution Mikroskopie

Projektleiterinnen

  • Prof. Dr. med. Nurcan Üçeyler
    Neurologische Klinik und Poliklinik
  • Prof. Dr. rer. nat. Markus Sauer
    Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

M. Fabry ist eine X-chromosomal vererbte lysosomale Speicherkrankheit, die bedingt ist durch Mutationen im Gen der alpha-Galaktosidase A, was zur intrazellulären Akkumulation von Globotriaosylceramid (Gb3) führt. Als Multiorganerkrankung ist M. Fabry lebenslimitierend und schränkt die Lebensqualität der Patienten erheblich ein. Neurologisch geht M. Fabry v.a. mit einer Kleinfaserpathologie einher, die sich mit brennenden Schmerzen, thermischer Hypästhesie und Hautdenervierung manifestiert. Die Pathophysiologie dieser Kleinfaserstörung ist nicht bekannt; den Gb3 Ablagerungen wird hierbei aber eine pathophysiologische Schlüsselrolle zugeschrieben. Wir konnten in einer Vorläuferstudie zeigen, dass im Mausmodell des M. Fabry mit alpha-Galaktosidase A Defizienz, Spinalganglienneurone altersabhängig einen Anstieg der intrazellulären Gb3 Last aufweisen, was mit einem Versiegen u.a. der spannungsabhängigen Natriumströme 1.7 (Nav1.7) einhergeht. In vitro gelang schließlich der Nachweis, dass intrazellulär akkumuliertes Gb3 direkt die Nav1.7 Funktion stört, bei normaler Ionenkanalgenund -proteinexpression. Im beantragten Projekt geht es nun darum, den genauen Mechanismus aufzudecken, wie intrazelluläres Gb3 membranständige Ionenkanäle in Spinalganglienneuoronen beeinflusst. Dies soll mittels High-Resolution Mikroskopie an murinen Spinalganglienneuronen und an aus Hautfibroblasten von Fabry Patienten über induzierte pluripotente Stammzellen gewonnenen Patienteneigenen sensiblen Neuronen erfolgen. Unsere Erkenntnisse werden einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Kleinfaserpathologie bei M. Fabry leisten und den Weg für spezifische Diagnostika und neue Therapieoptionen bahnen.

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Neurologische Klinik und Poliklinik
Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik

Projekttitel

Mikrodeletionssyndrom 22q11, klinische & molekulare Untersuchungen in einer psychiatrischen Hochrisikokohorte

Projektleitung

  • Prof. Dr. med. Manuel Mattheisen
    Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie
  • Prof. Dr. med. Thomas Haaf
    Institut für Humangenetik
  • Prof. Dr. rer. nat. Eva Klopocki
    Institut für Humangenetik

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Das 22q11.2-Deletionssyndrom (DS22q11) ist das häufigste Deletionssyndrom im Menschen und wird durch eine autosomal dominante Mikrodeletion (0,7-3 MB) verursacht (welche jedoch in über 90% der Fälle denovo aufritt). Das DS22q11 ist ein hochvariables klinisches Syndrom. Eine Vielzahl von Auffälligkeiten, vor allem neuropsychiatrischer Natur stehen mit dieser Deletion im Zusammenhang. In Patienten mit einem 22q11DS ist das Risiko eine Psychose zu entwickeln stark erhöht, 1% -2% der Fälle von Schizophrenie sind auf das 22q11DS zurückzuführen. Allerdings ist dieses Syndrom über die ganze Lebensspanne mit einer Anfälligkeit für neuropsychiatrische Probleme verbunden; von der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung in der frühen Kindheit bis zu affektiven Störungen im höheren Alter. Eine Haploinsuffizienz multipler Gene innerhalb der 22q11.2-Region sowie eine veränderte miRNA-Regulation wurden als Faktoren von ätiologischer Relevanz diskutiert. Jedoch sind die genauen Pathomechanismen des DS22q11 bis heute ungeklärt. Wir postulieren daher, 1)100 Familien mit einem 22q11DS mittels einer Kombination von klinischen Fragebögen, experimentellen Paradigmen und bildgebenden Verfahren vertieft zu phänotypisieren, 2) die Indexpatienten detailliert (epi)genetisch zu charakterisieren, sowie 3) miRNA Expressionsprofile zu erstellen. Unser interdisziplinäres Team verfügt über eine langjährige und ausgeprägte Expertise in den Bereichen Psychiatrie, Humangenetik, Genomik, Bildgebung und Molekularbiologie. Dies wird es uns erlauben unseren holistischen Ansatz effizient zum Wohle der Patienten umsetzen. Unsere Untersuchungen zum 22q11DS haben großes Potential neue Einblicke in die Ätiologie neuropsychiatrischer Erkrankungen zu generieren, und werden somit erheblich zur Verbesserung der Therapie- und Präventionsmöglichen beitragen.  

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Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie

Institut für Humangenetik

Projekttitel

Adulte periphere neurale Stammzellen in der Behandlung von schmerzhaften Nerven- und Plexusläsionen

Projektleiterinnen

  • Prof. Dr. med. Heike Rittner
    Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie
  • PD Dr. rer. nat. Robert Blum
    Institut für Klinische Neurobiologie

Laufzeit

01.01.2019 - 31.12.2021

Abstract

Nervenläsionen, neuropathischer Schmerz sowie Verlust von peripheren Neuronen sind typische Probleme nach Trauma oder Operationen. In diesem Projekt soll untersucht werden, ob Satellitenglia in den Spinalganglien (DRG) als endogene Zellquelle für regenerative Medizin zur Behandlung traumatischer Plexus- und Nervenläsionen dienen kann. Die endogene Zellkonversion benötigt gegenüber der allogenen Zelltransplantation keine komplexen Behandlungsschemata für kultivierte Zellen und keine Immunsuppression. Wir stellen hier die Hypothese auf, dass Gliazellen in den DRG sich als Reaktion auf Nervenläsionen zu teilen beginnen und neurale Vorläufermerkmale erhalten, wodurch sie sich für eine direkte Reprogrammierung in Neuronen eignen. In Vorexperimenten konnten wir bereits schnellteilende Gliazellen aus adulten DRGs mit Merkmalen neuraler Vorläuferzellen isolieren und neuronale Eigenschaften nach Transduktion mit einem Neurogenin2-haltigen Retrovirus nachweisen. In unserem Arbeitsplan wollen wir Ratten mit Nervenverletzungen und Plexusläsionen verwenden, um teilende Gliazellen im DRG mit Eigenschaften von neuralen Vorläuferzellen nachzuweisen. In vitro werden niedermolekulare Inhibitoren und genetische Reprogrammierung für die Induktion sensorischer Neurone eingesetzt. Mit viralen Vektoren werden die kritischen Faktoren für die Reprogrammierung in Richtung sensorischer Neurone identifiziert. Die Neurone werden mit Immunolabeling, Patch-Clamping und Calcium-Imaging charakterisiert. Schließlich werden wir die kritischen Reprogrammierungsfaktoren in vivo, intrathekal oder lokal am DRG anwenden, um herauszufinden, ob wir sensorische Neurone wiederherstellen können. In Verhaltensexperimenten wollen wir nachweisen, dass eine lokale In-vivo- Reprogrammierung den Funktionsverlust reparieren und neuropathische Schmerzen lindern kann. Das Projekt bietet zahlreiche Synergien zu Forschungsthemen in Neurologie, klinischer und experimenteller Neurobiologie und Tissue Engineering.

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Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie
Institut für Klinische Neurobiologie