Neuroonkologie

Veränderungen der Signaltransduktion in Glioblastomzellen unter dem Einfluss von Carnosin

​Das Dipeptid L-Carnosin beeinflusst Signaltransduktion und Genexpression in Tu-morzellen. Durch Transcriptom und Phosphoprotein Array Analysen, ergänzt durch Transfektionsexperimente und Western Blots, untersuchen wir, welche molekularen Mechanismen an der anti-neoplastischen Wirkung des Carnosins auf Glioblastomzellen beteiligt sind.

Der Stoffwechsel von Glioblastomzellen und seine Beeinflussung durch das Dipeptid L-Carnosin

​Das zu Beginn des vorherigen Jahrhunderts von Otto Warburg beschriebene Phänomen, dass Tumorzellen Glucose bevorzugt glykolytisch zu Lactat verstoffwechseln, ist auch in Glioblastomen zu beobachten. Unsere Studien zeigten, dass die anti-neoplastische Wirkung des Dipeptides Carnosin auf eine spezifische Inhibition der Glykolyse zurückzuführen ist. In Kooperation mit dem Institut für Analytische Chemie in Leipzig werden „Metabolomics“-Studien durchgeführt, um zu klären, welche Auswirkungen Carnosin auf unterschiedliche Metabolite hat.

​Untersuchungen zur Wirkung des Dipeptides Carnosin auf epigenetische Regulationsmechanismen

​Studien unter Verwendung von Trichostatin A, einem Histon-Deacetylase-Inhibitor, deuteten an, dass die anti-neoplastische Wirkung des Dipeptides Carnosin mit einer veränderten Histon-Acetylierung einhergeht. Mittels spezifischer enzymatischer Assays und unter Verwendung von Chromatin-Immun-Präzipitations-Techniken wird untersucht, inwiefern epigenetische Mechanismen an der Wirkung des Carnosins auf Tumorzellen beteiligt sind.

​Untersuchungen zur Wirkung des Dipeptides Carnosin auf die Migration von Tumorzellen in einem Co-Kulturmodell mit humanen Fibroblasten

​Um den Einfluss des Dipeptides Carnosin auf das Migrationsverhalten von Tumorzellen zu untersuchen, wurde ein Co-Kultur-Modell etabliert. Bei diesem werden die Tumorzellen auf einer Kulturschale in einem definierten Areal ausgesät, während aus Gewebe von Patienten gewonnene Fibroblasten um die Tumorzellareale herum ausgesät werden. In diesen Ringkulturen wird der Einfluss des Dipeptides auf das Potenzial der Tumorzellen, Kolonien innerhalb der Fibroblasten auszubilden, analysiert.

​Untersuchungen zum Einsatz von Modulatoren der Autophagie in Kombination mit Carnosin als Option zur Behandlung maligner Gliome

​Vorangegangene Arbeiten wiesen darauf hin, dass der anti-neoplastische Effekt von Carnosin mit Prozessen der Autophagie assoziiert sein könnte. Aktuell untersuchen wir die Wirkung des Carnosins in Kombination mit Modulatoren der Autophagie an Glioblastomzellen mittels zellbasierter Assays, histochemischer Färbungen und durch die Analyse der Expression der durch Autophagie prozessierten Proteine mittels Western Blots.

​Untersuchungen zur Wirkung des Carnosins auf Erythrozyten und deren Rolle bei der Protektion des Carnosins vor der Degradation durch Serumcarnosinase

​Obwohl oral verabreichtes Carnosin durch eine im Serum vorhandene Dipeptidase rasch in seine Komponenten L-Histidin und -Alanin zerlegt wird, zeigten Studien, dass das Dipeptid eine pharmakologische Wirkung besitzt. Außerdem ist Carnosin bis zu fünf Stunden nach Aufnahme im Urin, nicht jedoch im Serum nachweisbar. Aktuell untersuchen wir, ob Erythrozyten durch eine Aufnahme in der Lage sind, Carnosin vor der Degradation zu schützen.

​Untersuchungen zur Rolle der Freisetzung von L-Histidin aus Carnosin für die anti-neoplastische Aktivität des Dipeptides

​Experimente zeigten, dass L-Histidin eine dem Carnosin vergleichbare anti-neoplastische Wirkung auf Tumore besitzt. In aktuellen Studien untersuchen wir, ob die Freisetzung des L-Histidins eine Vorrausetzung für die anti-neoplastische Wirkung des Dipeptides ist und inwiefern andere Histidin- oder Imidazol-haltige Verbindungen ähnliche Wirkungen zeigen. In diesen Studien wird zudem untersucht, wel-che Wirkungen die getesteten Verbindungen auf die Vitalität von Fibroblasten haben.

​Humane organotypische Schnittkulturen aus Glioblastomgewebe als Testsystem zur Aufklärung molekularer Mechanismen der Therapieresistenz und Tumorausbreitung

​Organotypische Schnittkulturen aus operativ gewonnenem Tumorgewebe werden mit Temozolomid behandelt und einer Bestrahlung unterzogen. Mittels einer anschließenden Transcriptom-Analyse (NGS/RNA-Seq) sollen physiologische Veränderungen als Folge der Behandlung analysiert werden, um Rückschlüsse auf Mechanismen zu erhalten, die zur Rezidiv-Bildung und zur Ausbildung von Behandlungsresistenz führen.

​Vergleichende immunhistochemische Untersuchungen in kindlichen und adul-ten Gehirntumoren zum Nachweis des LuzP6 Proteins

​Die vorangegangenen Arbeiten der Neuroonkologischen Arbeitsgruppe hatten neben dem Protein LuzP6 das Protein ApoC1 in Glioblastomen nachweisen können. Als Kontrollen waren Antikörper gegen Occ1 und C12orf75 verwendet worden. Die Rolle und Verteilung des LuzP6-Proteins soll nun an weiteren Tumor-Entitäten beschrieben werden. Darüberhinaus soll das MTPN-Protein immunhistochemisch ebenfalls dargestellt werden, da das LuzP6-Gen in unmittelbarer Nähe zum MTPN-Gen liegt und hier eine Ko-Translation vorliegen könnte.

Die immunhistochemische Expression dieser 5 Proteine soll in jeweils 10 histologi-schen Patientenproben einer Diagnose bestimmt werden. Die Diagnosegruppen werden dann in vergleichenden Paarungen gegenübergestellt: Burkitt Lymphom (pädiatrisch systemisch) versus adultes cerebrales Lymphom, pädiatrische Glioblastome versus adulte Glioblastome und pilocytische Astrocytome (pädiatrisch niedergradig) versus Medulloblastome (pädiatrisch höhergradig).

Ziel ist, das Färbeverhalten der bisher zur immunhistochemischen Untersuchung von Gehirntumoren nicht eingesetzten Antikörper LuzP6 und Occ1 und die damit verbundene prognostische Wertigkeit genauer einzugrenzen.

​Genetische Analysen intrakranieller Tumore unter Einbeziehung hochauflösender Methoden, wie SNP-Array

​Weiterführende genetische Analysen an Patienten mit intrakraniellen Tumoren, insbesondere Glioblastomen, fanden im Vergleich zwischen dem primären Tumorgewebe und den Tumorstammzellen wurden durchgeführt. U.a sollen Übereinstimmungen, aber auch Unterschiede im genetischen Profil dargestellt und Auswirkungen auf Genexpressionsebene sichtbar werden. Ein weiteres Projekt beschäftigte sich mit einer vergleichenden genetischen Analyse am seltenen intrakraniellen Neurozytom. Es wurden neben den bereits beschriebenen genetischen Veränderungen auch de novo Ereignisse identifiziert, welche möglicherweise helfen können, weitere Hinweise in der Differenzierung zwischen typischen und atypischen Neurozytomen zu erhalten. Ein zusätzliches Projekt widmet sich einer umfassenden genetischen Analyse von Colorektalkarzinom mit Leber- und Hirnmetastasierung. Nur ca. 2% dieser Colorektalkarzinom Patienten entwickeln schlussendlich Hirnmetastasen. Diese Hirnmetastasen weisen mitunter eine schlechtere therapeutische Ansprechbarkeit auf. Es wurden vor allem bei den Hirnmetastasen chromosomale de novo Ereignisse identifiziert, welche einen Hinweis auf die Besonderheit dieser Hirnmetastasen geben könnten.

​Hirnmetastasierung beim Kolorektalkarzinom: klinische Eigenschaften und genetische Unterschiede

​Zerebrale Metastasierung ist ein spätes Phänomen des fortgeschritten Kolorektalkarzinoms als Ausdruck der verbesserten onkologischen Therapie. Die Inzidenz der Hirnmetastasierung ist mit 0.6 – 3.2 Prozent sehr gering und geht mit einer schlechten Prognose und reduziertem Langzeitüberleben von wenigen Monaten einher. Weitere Forschung ist für ein besseres Verständnis der biologischen Mechanismen einer zerebralen Metastasierung und Identifizierung von prognostisch relevanten Risikofaktoren erforderlich.

In dieser Studie wollen in einem retrospektiven Vergleich Patienten mit Kolorek-talkarzinom und metachroner Metastasierung in das zentrale Nervensystem sowie in die Leber untersuchen. Dabei soll das genetische Profil in gematchten Paaren vergleichend vom Primarius und der intrakraniellen und der hepatischen Filiae bestimmt werden. Als methodische Grundlage verwenden wir die genomweite SNP array Analyse sowie die Fluoreszenz in situ Hybridisierung.

Es sollen prognostisch relevante genetische Unterschiede identifiziert werden, um frühzeitig aggressivere Verläufe des Kolorektalkarzinoms individualisiert abschätzen zu können. Ein vertiefender genetischer Kenntnisstand im Vergleich der jeweiligen Patientenproben könnte positiven Einfluss auf die Verbesserung der individualisierten Therapieansätze haben.

Untersuchungen des Einflusses des Opioids D,L-Methadon auf die Vitalität von Glioblastomzellen unter Standard Therapie

In Zusammenarbeit mit Frau Dr. Annegret Glasow der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie und Dr. Karsten Neumann vom Institut für Pathologie des Städtischen Klinikums Dessau.

​Etablierung eines Protokolls zur Isolation von Extrazellulären Vesikeln aus Blutplasma für die Entwicklung neuer Therapien und Diagnoseverfahren für die Personalisierte Medizin

Immunhistochemische Untersuchungen an pädiatrischen Lymphomen und Hirntumoren mit Antik​​örpern gegen ApoC1, LuzP6, MTPN, Occ-1 und C12orf75

​​​Die massenspektroskopische Analyse der Zystenflüssigkeit von Hirntumorcysten hat die obigen Antikörper in den Fokus der Untersuchungen gerückt. Um diese Proteine genauer zu charakterisieren, insbesondere auch im Vergleich von pädiatrisch-adulten Auftreten und der Topographie (supra-,infratentoriell), aber auch ZNS-Körperperipherie werden zusätzliche Färbungen an weiteren Präparaten durchgeführt, ausgewertet und mit der Prognose korreliert.

Adhärenz zu multimodalen Therapien in der Neuroonkologie; Eine Pilotstudie zur Identifizierung von Risikofaktoren

​In Zusammenarbeit mit Frau Prof. Anja Mehnert-Theuerkauf (Abteilung für Medizinische Psychologie und Medizinische Soziologie)

Die Durchführung komplexer multimodaler Therapien bei Hirntumoren stellt für viele Patienten eine hohe Belastung dar. Dies insbesondere vor dem Hintergrund, dass die Tumorerkrankung an sich bereits häufig mit kognitiven und körperlichen Einschränkungen einhergeht. Da der Therapieerfolg - und damit auch die Prognose der Tumorerkrankung - maßgeblich von der Adhärenz des Patienten zur Therapie abhängig ist, möchten wir mit dieser Studie Risikofaktoren identifizieren, welche das Befolgen des Therapieplans behindern können.

​GLIOPT Studie - Gliompatienten in der ambulanten Versorgung - Optimierung der psychosozialen Versorgung bei neuroonkologischen Patienten

​Bei der GLIOPT Studie handelt es sich um eine prospektive Studie, welche in 13
Neurochirurgischen Zentren in Deutschland durchgeführt wird. Ziel der Studie ist die
Erfassung und Optimierung des Unterstützungsbedarfs und damit auch der Ver-
sorgung von Patienten mit malignen Gliomen in der ambulanten Behandlung. Die
Studiendauer beträgt 24 Monate. Das Projekt wird mit Mitteln des Innovationsfonds
(Versorgungsforschung, Gemeinsamer Bundesausschuss) gefördert. 

Eignung des Serumspiegels von ApoC1 als Tumormarker des Glioblastoms

Mittels ELISA-Test wird in Blutproben von 100 Gliompatienten der ApoC1-Serumspiegel vor Operation, nach Operation und im weiteren Behandlungsverlauf bestimmt. Die Werte werden mit der Expression von ApoC1 im histologischen Präparat und zum Krankheitsverlauf korreliert. Überprüft werden soll, ob die Höhe des ApoC1-Spiegels Aussagen über die WHO-Gradierung oder ein Rezidivwachstum zulässt.

​Untersuchungen zum Einfluss des Carnosins auf niedergradige Gliome

In vergangenen Jahren konnten wir zeigen, dass das Dipeptid L-Carnosin Wachstum und Migrationsverhalten von Glioblastomen inhibiert. Unklar ist bislang, ob ähnliche Effekte oder sogar eine stärkere Wirkung auch bei niedergradigen Gliomen beobachtet werden können, was wir aktuell mithilfe von Zellkulturen niedergradiger Gliome (Grade I - III) untersuchen.

​Untersuchungen zur Wirkung von Carnosin auf die ATP Synthese maligner Gliome

Frühere Untersuchungen zum Verständnis der molekularen Mechanismen, die an der anti-neoplastischen Wirkung des Carnosin beteiligt sind, lassen vermuten, dass das Dipeptid neben einer Wirkung auf die glykolytische ATP-Produktion, auch die mitochondriale ATP-Produktion zu inhibieren vermag, wobei letzteres nur in manchen Tumorzellen zu beobachten ist. Durch die Untersuchung der Wirkung des Carnosins auf Zellkulturen primärer humaner Glioblastome unter Verwendung unterschiedlicher Nahrungssubstrate und Inhibitoren versuchen wir zu verstehen, welche Mechanismen für den selektiven Effekt verantwortlich sind.

​Etablierung von Sphäroid Kulturen aus humanen primären Zellkulturen maligner Gliome als Alternative zur 2D-Kultur und zum Tiermodell

Da zweidimensional wachsende Zellkulturen nur sehr begrenzt als Modell für einen soliden Tumor betrachtet werden können, arbeiten wir daran, dreidimensionale Modelle zu etablieren, von denen wir denken, dass sie für die Etablierung neuer therapeutischer Strategien besser geeignet sind als einfache Zellkulturmodelle.

Optimierung von serum-freien Kulturbedingungen für Gliome​​​

Für die Kultivierung von Zellkulturen werden üblicherweise serum-haltige Medien verwendet, die durch das Verwendete fötale Kälberserum eine Vielzahl unbekannter Substanzen, wie zum Beispiel Wachstumsfaktoren enthalten, die einen nicht unerheblichen Einfluss auf vitale Parameter ausüben. Daher untersuchen wir die Wirkung alternativer, volldefinierter Medienzusätze.​

Untersuchungen zur Wirkung des PTP1B-Inhibitors Claramine auf die Zellviabilität ​sowie die Signaltransduktion in Glioblastom-Zelllinien und primären GBM-Zellkulturen​​​​​

Die Phosphatase PTP1B spielt eine entscheidende Rolle in der Titration der Signalaktivität von essentiellen Rezeptor-Tyrosin-Kinasen (z.B. EGFR, HER2, Insulin-Rezeptor). Dieser Einfluss wurde insbesondere am Insulin-Rezeptor im Kontext von Diabetes mellitus Typ II untersucht. Neuere Daten deuten zudem darauf hin, dass Claramine einen positiven Effekt auf das Gesamtüberleben im murinen Glioblastommodell hat. Hierbei ist jedoch der genaue Wirkmechanismus größtenteils unbekannt. Aktuell untersuchen wir den Einfluss der PTP1B Inhibition in etablierten Glioblastom-Zelllinien sowie primären Glioblastom- und Fibroblasten-Zellkulturen mittels Viabilitätsassays, Western Blots, NGS-Datenbanken und Koinkubation mit verschiedenen Wachstumsfaktoren. ​