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Prof. Dr. Heike Allgayer

Die experimentelle Chirurgie - Tumormetastasierung beschäftigt sich mit den molekularen Grundlagen der Metastasierung von Krebs und bedient sich hierbei modernster genetischer, zell-, molekular- und systembiologischer Ansätze. Dabei spannt die Abteilung den Bogen von den Grundlagen zur Translation in die Klinik hinein. Einen Themaschwerpunkt bildet hierbei das kolorektale Karzinom. Dickdarmkrebs ist nach dem Bronchialkarzinom die zweithäufigste durch Krebs bedingte Todesursache und entsteht im Kolon, dem Hauptteil des Dickdarms, oder im Rektum, dem Mast– bzw Enddarm.

Der Unterschied eines benignen Tumors zu einer malignen Neoplasie ist die Fähigkeit der Tumorzellen, in das umgebende Gewebe einzuwandern und dieses zu zerstören (Invasion). Gelangen solche invasiven Tumorzellen in Lymph- und/oder Blutgefäße (Intravasation), können sie auch an eine entfernte Stelle des Körpers gelangen, aus dem Gefäß wieder austreten und im dortigen Gewebe Metastasen ausbilden. Gerade diese Merkmale maligner Tumore sind die Hauptgründe für den Misserfolg einer Therapie nach der Diagnose und Resektion eines primären Tumors.

Das Forschungsinteresse der Abteilung für Experimentelle Chirurgie – Tumormetastasierung ist entsprechend die Aufklärung wesentlicher Schlüsselmechanismen der Tumormetastasierung, mit dem besonderen Fokus auf microRNAs sowie tumor-assoziierten Proteasen in ihrer Eigenschaft als molekulare Regulatoren des Metastasierungsprozesses.

In diesem Zusammenhang ist es nicht nur unser Anliegen, wesentliche Schlüsselmoleküle der Metastasierung und deren molekulare Netzwerke zu definieren, sondern auch in translationalen Projekten zu untersuchen. Diese haben u.a. zum Ziel abzuklären, welche dieser Schlüsselmoleküle ggf. als neue Biomarker geeignet sind, die individuelle Risikowahrscheinlichkeit eines einzelnen Patienten für die Entwicklung einer Metastasierung, eine bestimmte Art des Krankheitsverlaufs oder die Wahrscheinlichkeit für das Ansprechen auf bestimmte neue Therapieformen vorherzusagen. Ferner wirken wir an einer Entwicklung präziserer interdisziplinärer, z.T. molekularer Diagnostika mit und streben es langfristig an, idealerweise durch die Initiierung der Entwicklung neuer, auf unseren Erkenntnissen basierender Therapeutika zur Prävention von Metastasierung beizutragen.

Das Chorionallantoismembran (CAM)- Modell oder Metastasierungsmodell im bebrüteten Hühnerei. Schematische Darstellung eines besonderen in vivo Modells der Abt. Prof. Allgayer, das spezifische Schritte der Metastasierung differenziert messen kann: Die Schale eines 9 Tage bebrüteten Eies wird nach dem künstlichen partiellen Ablösen der CAM ein Fenster geschnitten. Die Tumorzellen werden anschließend direkt auf die obere CAM aufgebracht und zusammen mit dem Ei inkubiert. Für den Nachweis der Intravasation (Gefäßeinbruch) erfolgt die Entnahme der unteren CAM mit angeschlossener Isolation der genomischen DNA. Der Nachweis der Invasion bzw. Metastasierung erfolgt mittels Isolation des Primärtumors an der Inokulationsstelle bzw. der Analyse metastatischer Zellen in Lungen und Leber des Embryos. Die humanen Tumorzellen werden quantitativ in allen drei Fällen (Invasion, Intravasation, Metastasierung) durch quantitative PCR für humane ALU-Sequenzen gemessen.

Perspektiven

In jüngster Zeit konzentriert sich die Abteilung für Experimentelle Chirurgie - Tumormetastasierung insbesondere auf die Definition der besonderen Funktion von microRNAs in der Tumormetastasierung. Zusammen mit zahlreichen nationalen und internationalen Kooperationspartnern war es uns möglich, mehrere microRNA-Signaturen zu beschreiben, die für die Metastasierung von zentraler Relevanz sind. Diese Arbeiten tragen aktuell aktiv zur Diagnostikentwicklung und Identifizierbarkeit metastatisch relevanter Einzelzellen innerhalb der Heterogenität primärer Tumorzellen bei. Darüber hinaus konnte in einem interdisziplinären Ansatz mit der Biophysik und dem molekularen Imaging erstmals erfolgreich die Laser-Superresolutionsmikroskopie zur Sichtbarmachung einzelner humaner microRNAs auf Einzelmolekül-Einzelzell-Ebene entwickelt werden.

Das Ziel der Abteilung ist es für die Zukunft, in enger interdisziplinärer Kooperation mit anderen klinischen und forschenden Instituten sowie mit Industriepartnern, noch tiefergehend die Ursache der Deregulation metastatisch relevanter Moleküle wie der microRNAs zu ergründen, um die Ursachen der Metastasierung langfristig noch mehr „an der Wurzel zu packen“.

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