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Die Entwicklung moderner Hochdurchsatzverfahren für genomische Analysen hat unser Verständnis der transformierenden Mechanismen in Krebszellen maßgeblich verbessert. Die Identifikation spezifischer genetischer Alterationen ist eine Voraussetzung sowohl für die Etablierung von prognostischen und prädiktiven Biomarkern als auch für die Herstellung tumorspezfischer Therapeutika. Daneben tragen genomweite Assoziationsstudien und die Analyse von Kopienzahlvarianten (CNV) zu einer bis vor kurzem nicht vorstellbaren Aufklärung der genetischen Ursachen sporadischer und erblicher Tumorformen bei. Auch die molekulare Bildgebung entwickelt sich rasant und erlaubt zunehmend die dynamische Darstellung von intratumoralen transformations-assoziierten Stoffwechselvorgängen. Molecular Imaging wird somit gemeinsam mit den genomischen Hochdurchsatzverfahren die Entwicklung von Biomarkern beschleunigen.

Verfahren der Genomforschung

Unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Peter Nürnberg und Prof. Dr. med. Markus Nöthen wurden das Cologne Center for Genomics (CCG) und das Department of Genomics am Forschungszentrum Life & Brain in Bonn gegründet, um die Analyse komplexer Krankheitsbilder, aber auch translationale Forschungsprogramme voranzutreiben. Beide Einrichtungen sind im  Nationalen Genomforschungsnetz (NGFN) engagiert und stellen dort kooperierenden Arbeitsgruppen das gesamte Spektrum der SNP-Typisierungstechnologie - von Singleplex- bis zu hochentwickelten Multiplexverfahren (z.B. für genomweite Assoziationsuntersuchungen) - zur Verfügung. Darunter befinden sich auch die neuesten Array-Plattformen der Firmen Affymetrix und Illumina. Im Jahre 2007 wurde der Genome Sequencer 20 der Firma Roche im CCG eingerichtet.

Tumor-Referenzzentrum

In Bonn werden von überregionalen Tumorreferenzzentren für Hirntumore von Prof. Dr. med. Torsten Pietsch, Prostatakrebs, erblichen Brust-, Eierstock- und Darmkrebs von Prof. Dr. med. Reinhard Büttner und Prof. Dr. med. Nicolas Wernert und Sarkome von Prof. Dr. med. Eva Wardelmann und Prof. Dr. med. Reinhard Büttner Tumore systematisch auf molekularer Ebene analysiert. Das Labor für molekulare Hämatologie und Onkologie von PD Dr. med. Karl-Anton Kreuzer in Köln fungiert innerhalb multinationaler Therapiestudien als Referenzlabor für die Diagnostik der chronischen lymphatischen Leukämie und verwandter Entitäten.  In diesem Zusammenhang werden auch systematische Untersuchungen zu neuen diagnostischen Parametern und Prognosefaktoren dieser Erkrankungen durchgeführt.

Genetische Veränderung bei Krebs 

Mehrere Arbeitsgruppen sowohl in Bonn als auch in Köln haben die Identifikation prognostischer genetischer Alterationen zum Ziel. Die Arbeitsgruppe PD Dr. med. Karl-Anton Kreuzer sucht nach neuen molekularen Markern zum Monitoring von Lymphomen. Ein mehr grundlagenwissenschaftlicher Schwerpunkt dieser Arbeitsgruppe besteht in der Identifikation und funktionellen Analyse aberrant aktiver onkogener Signalkaskaden (z.B. WNT-Signaling), welche sowohl bei hämatologischen als auch onkologischen Neoplasien eine pathogenetisch bedeutsame Rolle spielen. Ähnliche Projekte wurden für akute Leukämien von PD Dr. med. Ines Gütgemann, für Lungenkrebs von PD Dr. med. Jan Brabender, für Darmkrebs von PD Dr. med. Daniel Vallböhmer und für Magenkrebs von Prof. Dr. med. Stefan Mönig etabliert. Innerhalb des nationalen Netzwerks für Neuroblastomforschung (NGFN Mitglied) werden die Array-basierende vergleichende genomische Hybridisierung (aCGH) von Dr. rer. nat. Rüdiger Spitz und genomweite Expressionsanalysen von PD Dr. med. Matthias Fischer angewandt, um neue genetische Veränderungen zu identifizieren. Prof. Dr. med. Reinhard Büttner initiierte ein von der Deutschen Krebshilfe gefördertes nationales Netzwerk der Sarkomforschung mit dem Ziel, prädiktive genetische Marker innerhalb gut charakterisierter Patientengruppen zu identifizieren. Die Identifizierung neuartiger molekularer Marker ist auch ein Hauptanliegen der Arbeitsgruppen von Prof. Dr. med. Albert Becker (mit Epilepsie assoziierte Hirntumore) und Dr. rer. nat. Andreas Waha (genomweite Suche nach Methylierungsmarkern). Dr. rer. nat. Hans Christian Hennies arbeitet an der Identifizierung von molekularen Krebssignaturen, die mit genetischen Veränderungen der Haut zusammenhängen. Am Zentrum für erblichen Darmkrebs beschäftigen sich die Arbeitsgruppe Erbliche Polyposis-Syndrome von Dr. med. Stefan Aretz und die Arbeitsgruppe HNPCC/Lynch-Syndrom (Dr. med. Verena Steinke, Dr. med. Nils Rahner) in von der Deutschen Krebshilfe unterstützten Projekten mit der Aufklärung genetischer Ursachen hereditärer gastrointestinaler Tumorsyndrome durch SNP-Array-basierte Methoden (Assotiationsstudien, CNV-Analysen).

Imaging

Prof. Dr. med. Christiane Kuhl evaluiert den Wert moderner Bildgebungsverfahren für die frühzeitige Diagnose maligner solider Tumore mit Schwerpunkt auf Brust- und Prostatakrebs. Prof. Dr. med. Hans Schild arbeitet an der klinischen Anwendung der hochauflösenden MRT-Untersuchung und entwickelt zusammen mit Prof. Dr. med. Hans-Jürgen Biersack neue Tracer für PET-CT zur Erkennung von kleinen Tumoren und Metastasen. DMRi wird auch von Dr. med. Christopher Bangard in präklinischen Modellen zur Überwachung der Auswirkung antiangiogenetischer Therapien angewandt. 

Translationale klinische Studien

Die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. med. Jürgen Wolf, Uniklinik Köln, PD Dr. med. Roman Thomas,  und Dr. med. Roland Ullrich vom  Max Planck Institut für Neurologische Forschung, Köln sowie Prof. Dr. med. Reinhard Büttner, Pathologie, Uniklinik Bonn haben in enger Kooperation eine translationale Studienplattform zur Integration genomischer Analysen und Methoden des molekularen Imaging (FDG-, FLT-PET, DCE-MRI) in die Evaluation von targeted drugs beim Bronchialkarzinom etabliert. Ziel ist die Entwicklung prädiktiver Biomarker zum individualisierten Einsatz dieser Substanzen.

Forschungsgruppen zu Genomforschung, molekularen Markern und Imaging