ERA-NET TRANSCAN

Das Konsortium ONTHETRRAC wird über vergleichende Analysen von Tumor-Einzelzellen und -Populationen die klonale Evolution und Selektion von resistenten Tumorzellen am Beispiel des kindlichen Neuroblastoms erforschen. Hierdurch können innovative therapeutische Konzepte entwickelt werden, die gezielt Mechanismen der Tumorresistenz und -rekurrenz angreifen.

Das Neuroblastom, der häufigste extra-kranielle Tumor im Kindesalter, zeichnet sich durch eine immense genetische Heterogenität aus. Obwohl es in den letzten Jahren gelungen ist, einige größtenteils verlässliche Marker zur Klassifizierung der Erkrankung zu identifizieren, nach der sich im weiteren Krankheitsverlauf die Therapie der Patienten richtet, macht es die große intratumorale genetische Heterogenität schwer, verlässliche Prognosen für ein Therapieansprechen der Patienten zu machen. Es zeichnet sich immer mehr ab, dass bestimmte Zellklone aus dem Primärtumor aufgrund ihrer besonderen genetischen Voraussetzungen nicht auf eine Initialtherapie ansprechen und daraufhin als sog. "seeding clones" die Bildung von Rezidiven bedingen, die gegenüber den herkömmlichen Therapieoptionen resistent sind. Gerade Kinder mit Hochrisiko-NB sind hiervon betroffen und ihre Überlebensraten sind nach wie vor schlecht. Es bedarf bereits zum Diagnosezeitpunkt einer intensiveren genetischen Analyse dieser Zellklone, sowohl im Primärtumor als auch in Flüssig-Biopsiematerial (Knochenmark, Blut, Urin), um die Therapie spezifisch auf die Resistenz-vermittelnden, (sub)klonalen Mutationen ausrichten zu können.

Intratumorale Heterogenität ist ein wesentlicher Faktor der Therapieresistenz von bösartigen Tumoren. Das molekulare Verständnis von inter- und intratumoraler Heterogenität und deren Einbezug in Therapiestrategien erfordert die Identifikation von Tumorzellsubpopulationen sowie deren umfassende molekulare Charakterisierung.

Das Forschungsvorhaben soll dazu beitragen, die bisher in der onkologischen Therapie kaum berücksichtigte inter- und intratumorale Heterogenität in der individualisierten Medizin aufzugreifen und weiter zu entwickeln. Intratumorale Heterogenität ist ein wesentlicher Faktor der Therapieresistenz von bösartigen Tumoren. Das molekulare Verständnis von inter- und intratumoraler Heterogenität und deren Einbezug in Therapiestrategien erfordert die Identifikation von Tumorzellsubpopulationen sowie deren umfassende molekulare Charakterisierung. Aus diesem Erkenntnisgewinn kann der Einfluss einzelner Tumorzellsubpopulationen auf das tumorbiologische und therapeutische Geschehen eingeordnet und in therapeutische Strategien integriert werden.

Zentrale Aufgabe ist die Rekrutierung von Patienten mit nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen (NSCLC) und Bioproben für Analysen aller Arbeitspakete des Konsortiums. Dies erfolgt in Zusammenarbeit der thoraxchirurgischen und onkologischen Kliniken sowie der Westdeutschen Biobank des Universitätsklinikum Essen. In WP1 werden resezierte Primärtumore, Lymphknoten sowie Blutproben von Patienten früher Tumorstadien sowie Blutproben von Patienten mit metastasierter Erkrankung gewonnen, prozessiert und in WP2, WP3, WP4 und WP5 eingebracht. Darüber hinaus werden in WP3 Methoden des Nachweises genomischer Biomarker in aus zirkulierenden Tumorzellen (CTC) und Plasma isolierter DNA (ctDNA) vergleichend optimiert und angewandt. Ziel ist die Entwicklung hochsensitiver und verlässlicher Techniken zur molekularen Charakterisierung der Rezidiv-initiierenden Tumorzellen als potenzielle Biomarker zur Therapiesteuerung bei NSCLC.

Ziel des Vorhabens ist die eingehende Charakterisierung von disseminierten (DTC) und zirkulierenden (CTC) Tumorzellen zur Identifizierung von relapse-initiating cells (RICs), also Tumorzellen, die ein Wiederauftreten und eine Progression der Erkrankung vorantreiben.

Das primäre Ziel des Verbundvorhabens ist, den Beitrag der Tumorheterogenität zur Entwicklung von Resistenzen und Rezidiven bei Eierstockkrebs durch Multi-Omics Messungen von gematchten Primärtumoren, Metastasen und Plasma festzustellen. Sekundäre Ziele sind 1) die Entwicklung von Assays für Marker klinisch relevanter Eierstockkrebs-Tumorheterogenität und 2) die Bewertung von Behandlungen, welche sich gegen die bei der Bearbeitung des Primärziels identifizierten heterogenen Faktoren, die zur Entwicklung von Resistenz und Rezidiven beitragen, richten. Trotz radikaler Operation und Chemotherapie (CT) hat Eierstockkrebs (EK) aufgrund von Therapieresistenz oder Rezidiventwicklung eine schlechte Prognose. Die Arbeitsgruppe von Dr. Opitz wird durch RNASeq Messungen von gematchten Primärtumoren, Metastasen den Beitrag der Tumorheterogenität auf Genexpressionsebene zur Entwicklung von Resistenzen und Rezidiven bei Eierstockkrebs untersuchen. Die Ergebnisse der RNASeq Messungen werden außerdem die Grundlage für die proteogenomischen Analysen des Konsortiums darstellen. Aufgrund der metabolischen Expertise der Arbeitsgruppe wird diese zusammen mit dem anderen deutschen Partner, Proteome Sciences, an der Auswertung und Interpretation der metabolischen Analysen der biologischen Flüssigkeiten der Ovarialkrebspatientinnen arbeiten. Zudem wird sie 3D-Kulturen aus Ovarialkarzinomgewebe herstellen und die identifizierten heterogenen Pfadwege, die zur Therapieresistenz und Rezidiven beitragen könnten, experimentell in Zellkultur validieren. Schließlich wird die Arbeitsgruppe an der Entwicklung einfacher Tests (z. B. immunhistochemische Färbungen) bezüglich relevanter heterogener Pfadwege für den Einsatz in der klinischen Praxis arbeiten.

Das primäre Ziel des Verbundvorhabens ist, den Beitrag der Tumorheterogenität zur Entwicklung von Resistenzen und Rezidiven bei Eierstockkrebs durch Multi-Omics Messungen von gematchten Primärtumoren, Metastasen und Plasma festzustellen. Sekundäre Ziele sind 1) die Entwicklung von Assays für Marker klinisch relevanter Eierstockkrebs-Tumorheterogenität und 2) die Bewertung von Behandlungen, welche sich gegen die bei der Bearbeitung des Primärziels identifizierten heterogenen Faktoren, die zur Entwicklung von Resistenz und Rezidiven beitragen, richten. Trotz radikaler Operation und Chemotherapie (CT) hat Eierstockkrebs (EK) aufgrund von Therapieresistenz oder Rezidiventwicklung eine schlechte Prognose. Die Arbeitsgruppe von Dr. Opitz wird durch RNASeq Messungen von gematchten Primärtumoren, Metastasen den Beitrag der Tumorheterogenität auf Genexpressionsebene zur Entwicklung von Resistenzen und Rezidiven bei Eierstockkrebs untersuchen. Die Ergebnisse der RNASeq Messungen werden außerdem die Grundlage für die proteogenomischen Analysen des Konsortiums darstellen. Aufgrund der metabolischen Expertise der Arbeitsgruppe wird diese zusammen mit dem anderen deutschen Partner, Proteome Sciences, an der Auswertung und Interpretation der metabolischen Analysen der biologischen Flüssigkeiten der Ovarialkrebspatientinnen arbeiten. Zudem wird sie 3D-Kulturen aus Ovarialkarzinomgewebe herstellen und die identifizierten heterogenen Pfadwege, die zur Therapieresistenz und Rezidiven beitragen könnten, experimentell in Zellkultur validieren. Schließlich wird die Arbeitsgruppe an der Entwicklung einfacher Tests (z. B. immunhistochemische Färbungen) bezüglich relevanter heterogener Pfadwege für den Einsatz in der klinischen Praxis arbeiten.


 

Der Hauptgrund für die Mortalität von Brustkrebspatientinnen ist die Entstehung von Metastasen. Im Blut der Patientinnen können zirkulierende Tumorzellen (CTCs) detektiert werden und die Bestimmung ihrer Anzahl liefert Hinweise auf den Krankheitsverlauf (prognostischer Marker): eine hohe CTC-Anzahl geht einher mit einer verringerten Überlebensrate. Die Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass gewisse CTCs die Fähigkeit zur Metastasenbildung besitzen. Diese Metastasen-initiierenden Zellen (MICs) weisen Eigenschaften von Stammzellen auf und sind durch die Expression spezifischer Proteine (EpCAM, CD44, CD47 und MET) charakterisiert. Um die Prozesse der Metastasierung besser zu verstehen untersucht dieses Vorhaben die MICs mit Hilfe genomischer, transkriptomischer und funktioneller Analysen: durch (Next Generation) Sequenzierungen sollen Mutationen in der DNA der MICs und der korrespondieren Metastasten identifiziert werden; durch Sequenzierung der RNA von Einzelzellen soll das Transkriptom der MICs mit dem der CTCs verglichen werden; durch Transplantation der MICs in ein Xenograft-Modell soll das Potenzial der MICs zur Bildung von Metastasen bestimmt werden. Durch die Analysen sollen neue MIC-spezifische Signalwege identifiziert werden.

Ziel des Gesamtprojektes ist es, molekulare Marker für die Tumorheterogenität in Kohorten triple negativer Mammakarzinome (TNBC) und high-grade seröse Ovarialkarzinome (HGSOC) zu definieren. Arbeitsziele sind die Definition genomischer Aberrationen in sequenziellen primären und chemotherapierten HGSOC und TNBC, die Validierung der gefundenen Marker in großen Probenkohorten, die prospektive Evaluation von Markern für die PARP-Inhibitor-Resistenz in mit Olaparib behandelten Patientinnen sowie die Konzeption von klinischen Studien zur prospektiven Validierung des Markersets.

In den meisten Fällen liefern gezielte Monotherapien keine dauerhafte Heilung, da sich häufig aufgrund der Akquisition von neuen genetischen Veränderungen oder durch Selektion von einem resistenten Subklon aus einer heterogenen Tumormasse Resistenzen gegen die Medikation bilden. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, rationale Kombinationstherapien basierend auf dem Verständnis dieser Resistenzmechanismen, die durch longitudinale Probenahme von Patienten und präklinische Tests in gewissenhaften vom Patienten stammenden Xenotransplantat (PDX)-Modellen gewonnen wurden, zu entwickeln. Jede teilnehmende Gruppe wird sich auf eine Tumorentität oder Untergruppe konzentrieren mit dem Ziel, zumindest einen sinnvollen Kombinations-Therapieansatz auf Basis fester präklinischer Beweise zu identifizieren (Hauptziel). Ein weiteres Ziel ist die Erzeugung einer gemeinsam genutzten Ressource von molekular gut charakterisierten PDX-Modellen in allen Teilgruppen und Genotypen für die weiteren präklinischen Experimente.

Dickdarmkrebs ist die zweithäufigste Krebserkrankung in Deutschland. Trotz Therapie überleben ca. 50% der Patienten diese Erkrankung nicht. Man vermutet, dass eine Ursache für den fehlenden Therapieerfolg die Heterogenität des Tumors ist. So konnten im Tumorgewebe ruhende tumorinitiierende Zellen (TIC) nachgewiesen werden, die resistent gegen Standardtherapien sind. Zudem sind Tumore genetisch heterogen, wobei sich Subklone in ihrer Resistenz gegen Therapie stark unterscheiden können. Ziel dieses Projekts ist es, die genetische und funktionelle Heterogenität von TIC zu verstehen und gegen zelluläre Heterogenität gerichtete Angriffspunkte für neue Medikamente zu finden. Die Ergebnisse sollen dazu verwendet werden, um betroffenen Patienten in Kooperation mit den anderen Europäischen Projektpartnern neue Behandlungsmöglichkeiten in klinischen Studien zu eröffnen.

Mit Hilfe einer Standard-Chemotherapie kann in den meisten akuten myeloischen Leukämie (AML) Patienten eine Remission erzielt werden, nichtsdestotrotz erleiden viele Patienten ein Rezidiv und versterben an der Erkrankung. Da dieses Rezidiv von persistierenden Chemotherapie-resistenten leukämischen Zellen ausgeht, besteht ein dringender medizinischer Bedarf neue Krankheitsmarker zu identifizieren, die es ermöglichen ein Rezidiv oder ein langfristiges Therapieansprechen besser vorherzusagen. Erste Studien weisen darauf hin, dass Rezidiv-spezifische DNA-Mutationen und Veränderungen in der Chromatinstruktur (Epimutationen) bereits zum Diagnosezeitpunkt in einem Teil der leukämischen Stammzellpopulation vorhanden sind und durch eine Chemotherapie selektiert werden können.

Chronische lymphatische Leukämie (CLL) ist eine der häufigsten Krebserkrankungen in der westlichen Welt, deren Häufigkeit und Belastung in unserer alternden Gesellschaft in der Zukunft noch ansteigen wird. CLL ist klinisch sehr heterogen und reicht von einer sehr aggressiven Form, bei der die Patienten nach Diagnosestellung nicht länger als 2-3 Jahre überleben, bis zu einem sehr milden Verlauf, bei dem die Patienten über viele Jahre keine Symptome haben und auch nicht behandelt werden. Sowohl genetische Veränderungen als auch Faktoren innerhalb der Mikroumgebung der Krebszellen, dem sog. Microenvironment, beeinflussen den Verlauf der Erkrankung. Die Vorarbeiten haben gezeigt, dass Veränderungen im Microenvironment und in Tumor-spezifischen Signalwegen zu einer Unterdrückung des Immunsystems beitragen, und dadurch die Tumorzellen einer Immunantwort entgehen. Die Standardbehandlung für CLL, aber auch neuartige zielgerichtete Medikamente, die hervorragende Ergebnisse in der Klinik erzielen, bieten keine dauerhafte Heilung. Statt dessen kommt es zu Resistenzentwicklung, entweder durch das Auftreten neuer, onkogener Mutationen oder die Selektion aggressiver Subklone. Die letztere Annahme wird gestützt durch Beobachtungen, dass das sehr frühe Auftreten von kleineren Subklonen prädisponiert für refraktäre Erkrankung und Therapieresistenz, auch gegen neue zielgerichtete Medikamente. Das Ziel von FIRE-CLL ist daher eine grundlegende Aufklärung der Heterogenität von Patienten-spezifischen genetischen Veränderungen und solchen des Mikroenvironments, mit dem Ziel diese Resistenzentwicklung durch Kombinationstherapien zu überwinden. Dafür sind die folgenden integrativen Untersuchungen geplant: 1. Genetische Charakterisierung von individueller und räumlich klonaler Heterogenität; 2. Analyse des Einflusses des Microenvironments und der Immunaktivität auf die Entwicklung klonaler Heterogenität; 3. Brechen von Therapieresistenz durch maßgeschneiderte Kombinationstherapien.

Chronische lymphatische Leukämie (CLL) ist eine der häufigsten Krebserkrankungen in der westlichen Welt. CLL ist klinisch heterogen und reicht von einer aggressiven Form bis zu einem milden Verlauf, bei dem die Patienten über viele Jahre keine Symptome haben. Sowohl genetische Veränderungen als auch Faktoren innerhalb der Mikroumgebung der Krebszellen, beeinflussen den Verlauf der Erkrankung. Es konnte gezeigt werden, dass Veränderungen im Microenvironment und in Tumor-spezifischen Signalwegen zu einer Unterdrückung des Immunsystems beitragen, und dadurch die Tumorzellen einer Immunantwort entgehen. Die Standardbehandlung, aber auch neuartige zielgerichtete Medikamente, bieten keine Heilung. Stattdessen kommt es zu Resistenzentwicklung, entweder durch das Auftreten onkogener Mutationen oder durch die Selektion aggressiver Subklone. Das Ziel von FIRE-CLL ist daher eine Aufklärung der Heterogenität von Patienten-spezifischen genetischen Veränderungen und solchen des Mikroenvironments, um diese Resistenz durch Kombinationstherapien zu überwinden.

Mit metabolomischen Untersuchungen, einem innovativen und wirkungsvollen Ansatz zur systematischen Messung einer großen Metabolitenanzahl, können biologische Phänotypen hochpräzise charakterisiert werden. Begleitend zur Individualisierung von Präventionsstrategien gegen die Weiterentwicklung von Kolorektalkrebs (KRK) sind neue Biomarker, die das Progressionrisiko beschreiben, dringend notwendig. Durch die Plasmaananalyse von kolonkrebsfreien Personen, Patienten mit kolorektalen Adenomen und Kolorektalkrebspatienten (KRK, Stadium I-IV) sollen innerhalb des neu gegründeten MetaboCCC-Konsortiums Veränderung des Metaboloms im Verlauf der Kolorektalkrebsentwicklung untersucht werden. Dafür werden insgesamt 2.300 Plasmaproben, die aus gut beschriebenen Kohorten vierer TRANSCAN Länder (Niederlande, Deutschland, Österreich, Norwegen) stammen, von Experten am IARC (Frankreich) untersucht. Es werden verschiedene Entdeckungs- und Validierungsreihen eingesetzt, mit Hilfe derer zugrundeliegende biologische Mechanismen aufgedeckt werden. Zur Beantwortung dieser Fragestellung werden sowohl einen Hypothesen getriebener (targeted) Ansatz als auch einen empirischer Screen (untargeted Metabolomics) eingesetzt. Unser Ziel ist a) die Bestimmung präventiver und prädisponierender Plasmametabolite, die Adenomfälle von Kontrollen unterscheiden, b) die Bestimmung von Plasmametaboliten, die KRK im Vergleich zu Kontrollindividuen und Adenompatienten unterscheiden, c) die Prüfung von Markern, die sich in den Stadien des KRK unterscheiden. Durch ein Design mit Aufdeckungs- und Validierungsphasen ist es uns möglich, robuste metabolomische Signale der kolorektalen Karzinogenese aufzudecken. Zur Charakterisierung des Metaboloms kommen zwei verschiedene Strategien zur Anwendung, ein Hypothesen getriebener (targeted) Ansatz und ein empirscher Screen (untargeted metabolomics). Die Ergebnisse werden durch den Einschluss mehrerer europäischer Kohorten generalisierbar sein.

Das Maligne Melanom, eine der drei wichtigsten Hautkrebsarten, ist aufgrund seiner Tendenz zur Metastasenbildung und Resistenzentwicklung mit dem schlechtesten Behandlungserfolg assoziiert. Dieses Krankheitsbild findet sich überwiegend in der kaukasischen Bevölkerung und durch die ansteigende Verbreitung ist abzuschätzen, dass eine von 60 Personen Zeit ihres Lebens ein Melanom entwickeln wird. In der europäischen Bevölkerung ist es bereits die am häufigsten verbreitete Krebsart in jungen Erwachsenen. Bei ca. 20 % aller Melanome kommt es zur Entstehung von regionalen Metastasen und Fernmetastasen. Zusätzlich trägt die Entwicklung von zweiten Primärtumoren nach einer Melanom-Diagnose zu einer erhöhten persönlichen sowie finanziellen Belastung bei. Es ist bekannt dass das Zusammenspiel genetischer Faktoren in Kombination mit Umwelteinflüssen sowie dem persönlichen Phänotyp das Risiko an einem Melanom zu erkranken maßgeblich beeinflusst. Im Gegensatz dazu sind die genetischen Faktoren, die zur Entwicklung von Metastasen oder zweiten Primärtumoren in Melanom-Patienten führen, größtenteils ungeklärt. Durch Verwendung fortschrittliche Verfahrenstechniken hoffen wir, genetische Veränderungen identifizieren zu können, die von prognostischem Wert sind in Bezug auf die Entwicklung von Metastasen und zweiten Primärtumoren in asymptomatischen Patienten, die sich einem chirurgischen Eingriff aufgrund eines primären Melanoms unterzogen haben.

Darmkrebs stellt ein großes Gesundheitsproblem dar, das aufgrund der Heterogenität der Krankheit personalisierte Präventionsstrategien erfordert. NSAIDs (non-steroidal anti-inflammatory drugs, z. B. COX Hemmer) wurden vielfach mit einem signifikanten Rückgang von Adenomen assoziiert und gehören somit zu den vielversprechendsten chemopräventiven Maßnahmen der Darmkrebsvorbeugung. Jedoch steht dem ein erhöhtes Risiko verschiedener Nebenwirkungen entgegen. In unserer Pilotstudie konnten wir ein Zusammenspiel von genetischer Variabilität und NSAID-Einnahme zeigen, welches das Wiederauftreten von Adenomen sowie NSAID-assoziierten Nebenwirkungen beeinflusst. Darauf aufbauend ist dieses Projekt eine translationale, pharmakogenetische Studie, die an drei abgeschlossene randomisierte klinische Studien zur Untersuchung von NSAIDs als sekundäre Präventionsmaßnahme bei Adenompatienten anschließt. Ziel ist es, Polymorphismen als Biomarker für 1) das Wiederauftreten von kolorektalen Adenomen, 2) Effizienz von und Nebenwirkungen durch COX Hemmer in der Chemoprävention von Adenomen zu nutzen. Dieses Projekt reflektiert einen einzigartigen Ansatz zur Entwicklung von personalisierten chemopräventiven Strategien in der Vorbeugung von kolorektalen Adenomen durch persönliche, genetische Fingerabdrücke. Das Projekt basiert auf fünf Arbeitspaketen: 1. Kontaktaufnahme mit Patienten, Einverständniserklärung, Probengewinnung; 2. Identifizierung zusätzlicher Polymorphismen, die mit Wirksamkeit und Nebenwirkungen durch Celecoxib (COX Hemmer) bei der Chemoprävention von kolorektalen Adenomen zusammenhängen; 3. Validierung der identifizierten Polymorphismen, die mit Wirksamkeit und Nebenwirkungen von COX Hemmern zusammenhängen, in einer größeren Population; 4. Untersuchung der identifizierten Polymorphismen hinsichtlich Wirksamkeit und Nebenwirkungen bei der Vorbeugung von kolorektalen Adenomen durch andere Wirkstoffe (Rofecoxib, Aspirin); 5. Publizieren und Mitteilen der produzierten Ergebnisse.

Trotz wesentlicher Fortschritte in Diagnose und Therapie von Plattenepithelkarzinomen der Kopf-Hals-Region (HNSCC) hat sich bei fortgeschrittenen Stadien die Überlebensrate in den letzten Jahrzehnten nicht verbessert. Die Ursachen dafür liegen in der hohen Rezidivrate sowie im Auftreten von Zweittumoren. Die hierfür verantwortlichen Risikofaktoren, die durch Intervention vermieden werden sollen, sind Rauchen, Alkohol und Fehlernährung. Den Interventionserfolg anzeigende Biomarker in Blut und Speichel werden bestimmt. In jedem der sechs beteiligten Zentren werden 60 tumorfreie Patienten, bei denen ein fortgeschrittenes Plattenepithelkarzinom der Kopf-Hals-Region (HNSCC) kurativ therapiert wurde, einer Kontroll- und einer Interventionsgruppe zugeordnet. Während die Kontrollgruppe schriftliche Informationen erhält, bekommt die Interventionsgruppe monatlich Ernährungsempfehlungen und alle zwei Monate Ernährungsberatung und Schulung in Nahrungszubereitung sowie psychologische Unterstützung. Alle Patienten werden zu sechs Zeitpunkten untersucht: Erhebung anthropometrischer Daten sowie Daten zum Einhalten der ärztlichen Empfehlungen. Zeitgleich werden Speichel und Blutproben gesammelt. Zentral werden in Mailand Blut und Speichel sowie in Leipzig Serum und EDTA-Plasma auf Biomarker untersucht, um die Wirksamkeit der Ernährungsintervention sowie die Eignung der Analyten als Biomarker zu ermitteln.

Die Identifizierung und Quantifizierung einer Immunantwort auf maligne Tumoren erlaubt Aussagen über die Prognose für den Patienten. In Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass der Typ, das Ausmaß und die Lokalisation von tumorinfiltrierenden Immunzellen die Prognose von Patienten mit kolorektalem Karzinom (CRC) bestimmt. Um diese Entdeckung in die klinische Praxis zu überführen, wurde eine "Immunoscore"-Methode entwickelt, in der CD3 bzw. CD8 positive T-Zellen in zwei verschiedene Tumorregionen (Tumorzentrum und Invasionsfront) beim CRC quantifiziert werden. Zur Zeit wird dieser Immunoscore in einer weltweiten multizentrischen Studie validiert. Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung einer großen europäischen Kohorte von CRC im Stadium 2 (n=2000) mit dem standardisierten Immunoscore und die Entwicklung eines RNA-basierten Immuntests zur Charakterisierung der Immunantwort. Die Ergebnisse sollen zu den molekularen Tumoreigenschaften korreliert werden.

Das HIGHCARE-Projekt ist eine „hoch auflösende" Studie (high resolution study) unter Koordination des Istituto Nazionale dei Tumori, Mailand, mit insgesamt sieben europäischen Partnern. Im Projekt werden Daten zu Diagnose, Behandlung, Komorbidität und zum weiteren Verlauf von Personen mit Krebserkrankungen erfasst (Brust- und Darmkrebs), und zwar viel detaillierter als dies der Routine von Krebsregistern möglich ist. Mit dem Projekt soll eine hohe Qualität der Datenerhebung erreicht werden, um die Krebserkrankungen und deren Verlauf besser charakterisieren zu können. Anschließend werden Unterschiede in der onkologischen Versorgung analysiert und identifiziert. Durch die Dissemination der Ergebnisse in die Regionen sind weitere Verbesserungen der onkologischen Versorgung möglich. Als Arbeitsgrundlage in Deutschland liegen Basisdaten zu bereits erkrankten Patientinnen und Patienten aus dem onkologischen Versorgungsregister und beteiligten Kliniken in Schleswig-Holstein vor. Entsprechend des Studienprotokolls werden Patientendaten ab dem Diagnosejahr 2011 (bis Mitte 2016) zunächst aufgearbeitet und anschließend mit detaillierten Angaben zu Diagnose, Therapie, Komorbidität und Krankheitsverlauf ergänzt. Fehlende Daten sind nach zu recherchieren. Ein Abgleich mit dem Einwohnermeldeamt ist vorgesehen. Die Daten werden im Onkologischen Versorgungsregister zusammengefasst, eingegeben und auf Plausibilität geprüft. Wenn ein Fall komplett erhoben ist, wird dieser im Versorgungsregister anonymsiert und in die internationale Auswertungsdatenbank überführt. Parallel zur Datenerhebung werden ausführliche Analysepläne entwickelt und konsentiert.  Von großem Interesse sind Vergleiche der tatsächlichen onkologischen Versorgung, zur Leitlinienadhärenz und zur Ergebnisqualität (Überleben). Dazu kommen unterschiedliche Methoden zur Überlebenszeitanalyse zur Anwendung. Die Analyseergebnisse werden mit den internationalen Partnern diskutiert, bewertet und publiziert.

Das kolorektale Karzinom (KRK) hat die zweithäufigste Mortalitätsrate aller Krebserkrankungen wobei die Anzahl der Überlebenden dieser Krebserkrankung stetig ansteigt. Ziel dieser Studie ist es zu untersuchen, ob die Prognose von Patienten mit KRK in Zusammenhang mit dem Folatstatus steht. Dies wird in einem europäischen Verbundvorhaben in 1.584 KRK-Patienten zu unterschiedlichen Zeitintervallen, vor der Operation, 6 und 12 Monate nach der Operation, untersucht. Der Standort Heidelberg wird dazu 335 KRK-Patienten aus der ColoCare Studie einbringen. Weiterhin wollen wir bestimmen welche Biomarker des Folatstoffwechsels mit der Folataufnahme über Nahrungsergänzungsmittel und Ernährung assoziiert sind und untersuchen, ob der Folatstatus die toxischen Nebenwirkungen einer 5-FU Chemotherapie beeinflussen. Der Arbeitsplan umfasst die Projektkoordination am Zentrum sowie die Rekrutierung und Nachverfolgung von KRK-Patienten. Parallel werden Proben gesammelt, für die Lagerung aufbereitet sowie zur Versendung an BEVITAL, Norwegen vorbereitet. Weiterhin werden am Heidelberger Zentrum Daten zur Beurteilung des Gesundheitsverhaltens erhoben und für eine spätere Datenintegration und Datenanalyse harmonisiert. Für die Analyse von Folsäure-Biomarkern wird das Zentrum Heidelberg Plasmaproben von 335 KRK-Patienten (Baseline und 6 und 12 Monate nach Operation) an BEVITAL, Norwegen, versenden. Um qualitativ hochwertige Daten liefern zu können, wird in Heidelberg die Datenvalidierung, Plausibilisierung und wenn erforderlich eine Normalisierung durchgeführt. Zudem werden entsprechende Datenbanken zur Verwaltung erstellt. Nach diesem Arbeitsschritt werden die gewonnen Daten zur Datenintegration in die Konsortiumsdatenbank zur Verfügung gestellt. Abschließend werden Datenanalysen durchgeführt und die resultierenden Ergebnisse innerhalb von wissenschaftlichen Manuskripten und Konferenzen veröffentlicht bzw. präsentiert.

Die von den klinischen Kollaborationspartnern aquirierten ATRT-Tumorgewebeproben werden mit Detergens lysiert. Die enthaltenen HLA-Moleküle weren mittels Antikörpern isoliert. Die mit den HLA-Molekülen nicht-kovalent assoziierten Peptide (also die HLA-Liganden) werden durch saure Extraktion mittels Triflouressigsäure (TFA) eluiert, per hochauflösender Chromatographie (HPLC) aufgetrennt, durch ein direkt an die HPLC-Säule angeschlossenes Massenspektrometer identifiziert und schließlich durch Abgleich mit öffentlichen Datenbanken ihren Ursprungsgenprodukten zugeordnet. Erwartet werden zwischen 1.000 und 5.000 unterschiedliche Peptide aus zellulären Proteinen der Tumorzellen. Durch Vergleich mit der hausinternen Datenbank mit HLA-Liganden aus Normal- und Tumorgewebeproben, die derzeit über 85.000 unterschiedliche Peptide aus ca. 15.000 Quellproteinen enthält, werden diejenigen selektioniert, die den Kriterien für eine mögliche Verwendung zu einer therapeutischen Vakzinierung entsprechen. Die entsprechenden Peptide werden synthetisiert und dem Partner (WP2) zur Verfügung gestellt. Die Tumorgewebeproben werden einzeln der HLA-Ligandomanalyse unterzogen, wobei im Haus hergestellte Antikörper gegen HLA-A,B,C (Klon W6/32) verwendet werden. Die erhaltenen Datensätze werden zunächst vorvalidiert. Die annotierten Peptide werden über HLA-Spezifitätsalgorithmen, insbesondere das SYFPEITHI -Werkzeug, den HLA-Allelprodukten der Patienten zugeordnet. Die erhaltenen Peptidlisten werden mit der vorhandenen Datenbank von HLA-Liganden und deren Quellproteinen verglichen, um Kandidatenpeptide für eine therapeutische Vakzinierung zu selektionieren. Die so gefundenen Peptide müssen dann durch Vergleich mit neu synthetisierten isotopenmarkierten Peptiden endgültig validiert werden. Die letztendlich ausgewählten Peptide werden dann nochmals unmarkiert synthetisiert, um diese dem WP2 zu übergeben.

Atypische, teratoide-rhaboide Tumore (ATRTs) sind seltene, aber hochmaligne, neuroektodermale Tumore mit einem Erkrankungsgipfel in der frühen Kindheit. Sie sind charakterisiert durch eine einzige typische biallelische Mutation im SMARCB1-Gen. In einer Mehrzahl von Patienten können durch hochintensive Behandlungsprotokolle vollständige Erstremissionen erzielt werden, jedoch sind Rezidive immer noch sehr häufig und dann fast unabwendbar fatal. Daher sind innovative Konzepte zur Rezidivprävention dringend erforderlich. Eine aktive Immuntherapie ist hierfür eine attraktive Option. Erste Anstrengungen, betrofffene Patienten mit Tumorlysat-beladenen dendritischen Zellen zu vakzinieren, sind ermutigend verlaufen. Um die Immuntherapie mit synthetisch hergestellten Peptiden besser standardisieren zu können, sollen nun die immunrelevanten Peptidstrukturen von ATRT-Tumoren identifiziert und validiert werden. Wir werden dadurch nicht nur neue Informationen zum ATRT-Peptidom gewinnen und eine Rezidivpräventionsstudie vorbereiten können, sondern erwarten auch neue Erkenntnisse zur Immunüberwachung bei nichterkrankten Trägern von Mutationen in Tumorsuppressorgenen. In diesem Projekt soll das mit ATR-Tumoren assoziierte Peptidom durch direkte Säureelution der relevanten Peptide aus den HLA-Molekülen der Tumorzellen und Sequenzierung mittels Massenspektroskopie identifiziert werden (Arbeitsgruppe 1). Anschließend soll die Immunogenität dieser Peptide an T-Zellen von gesunden Spendern und ATRT-Patienten ermittelt werden. Die hier zur Anwendung kommenden Techniken sind T-Zellprimingassays ausgehend von naiven CD8+ T-Zellen sowie der Nachweis präformierter, spezifischer CTLs im peripheren But gesunder Spender und betroffener Patienten (Arbeitsgruppe 2 und 3). Diese Ergebnisse sollen direkt in eine klinische Studie münden, deren Vorbereitung der letzte Meilenstein dieses Projektes ist (Arbeitsgruppe 4).

Erblich vorbelastete Patienten mit Lynchsyndrom haben ein etwa 80%iges Risiko, Dickdarmkrebs zu entwickeln. 3-5% aller Dickdarmkrebspatienten haben diese Veranlagung. In der EU nimmt man bis zu 1 Million Betroffene an. Bei diesen Patienten treten Erbgutänderungen auf, die zur hohen Rate an Dickdarmkrebs führt. In Zellkulturen wurde nachgewiesen, dass Mesalazin (5 ASA) die Zahl an Erbgutänderungen verringert. 5-ASA ist ein nebenwirkungsarmes Medikament, das bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen sehr erfolgreich eingesetzt wird. In dieser klinischen Studie wird untersucht, ob die vorsorgliche Einnahme von 5-ASA bei Lynchsyndrom-Patienten das Auftreten von Dickdarmkrebs senkt. Die Studie ist Teil des EU-weiten Forschungsprojekts zur Krebsvermeidung. In die Studie werden 540 Patienten in fünf Ländern eingeschlossen (200 in Deutschland), die bislang, trotz der hohen Veranlagung, noch nicht an Krebs erkrankt sind. Die Patienten werden aus einer Datenbank für Patienten mit Lynchsyndrom ausgewählt und zur Studienteilnahme in die beteiligten Zentren eingeladen. Bei Zustimmung werden die Patienten im Verhältnis 1:1:1 auf die Behandlungen verteilt. Je 180 Patienten erhalten zwei Jahre lang täglich entweder 1,5 oder 3g 5-ASA oder ein Scheinmedikament (Placebo) als Vergleichsgruppe. In dieser Zeit werden die empfohlenen jährlichen Dickdarmspiegelungen fortgeführt, wobei das Auftreten von Polypen oder Darmkrebs erfasst wird. Eine Verringerung der Häufigkeit von Krebs um 50% wird erwartet. Arbeitsschritte sind: Evaluierung der Zentren, Erstellen der notwendigen Dokumentation; Einreichen bei BfArM/Ethikkommission; Genehmigung BfArM/EK, Zentreninitiierung, Prüfertraining, Start Patientenrekrutierung; Regelmäßiges Monitoring, Qualitätskontrolle; Ende Patientenrekrutierung; Data Cleaning, Query Management; Behandlungsende letzter Patient, Datenbereinigung; Data Base Lock, Abschluss der Studie, Fertigstellen TMF, Übergabe an Sponsor.

Multiple Osteochondrome (MO) sind autosomal dominant vererbte Erkrankungen, die sich durch die Bildung von multiplen Knorpel-Knochentumoren (Osteochondrome, OC) auszeichnen und für die bisher zwei EXT-Gene (EXT1, EXT2) als Ursache identifiziert wurden. Die schwerwiegendste Komplikation ist die maligne Transformation von OCs in sekundäre periphere Chondrosarkome bei 1-5 % der Fälle. Die molekularen Grundlagen der MO und ihrer malignen Entartung sind noch unbekannt. Die Veränderungen der codierenden EXT-Genbereiche sind bisher nur der Ausgangspunkt für die Erforschung der OC-Pathogenese. Unsere Untersuchungen sollen die molekulare Pathogenese der OC aufklären und helfen, miRNAs und Antagomire als therapeutische Werkzeuge zu entwickeln, um die maligne OC-Progression zu verhindern.
- Erfassung der Patientendaten und Sammlung der Proben. Nach gemeinsamer Evaluation Einfügen aller klinischen und genetischen Daten in die gemeinsame, vom Koordinator etablierte Datenbank (GePhCard).
- Screening der Patienten auf Keimbahn- und somatische EXT1-/EXT2-Genmutationen (Sanger-Sequenzierung, DHPLC-, MLPA-Verfahren, NGS-Technologie) durch Koordinator und Partner 1, 3, 4 und 6.
- Gen-Identifizierung durch Kopplungsanalyse, Integration von SNP-Genotypisierung und Validierung in besonderen Fallstudien durch Partner 3 und Koordinator.
- Analyse von Familien, die von maligner Transformation betroffen sind, bei denen aber keine EXT-Genmutationen nachweisbar sind mit Hilfe der NGS-Technologie, um mögliche Ekrankungs-verursachende Gene zu identifizieren, durch Partner 2, 3, 4 und 6.
- Implementierung von microRNA-Profilstudien bei größeren Gruppen von MO-Patienten, um die im Vorfeld durchgeführten Untersuchungen zu validieren. Anwendung der RNAseq-Technologie durch Koordinator und Partner. Funktionelle Studien, um die spezifische Rolle der microRNAs zu evaluieren, die in den vorab durchgeführten Experimenten an MO-Proben identifiziert wurden durch Partner 3.

Die endoskopische Detektion von Tumorvorstufen in der Koloskopie stellt den Goldstandard bei der Prävention des kolorektalen Karzinoms (KRK) dar. Trotz zahlreicher technologischer Fortschritte werden jedoch 6% aller KRKs und 12-17% der Tumorvorstufen (Adenome) in der Routineendoskopie übersehen. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Nanopartikel-verstärkten molekularen Fluoreszenz-Endoskopie zur Früherkennung des kolorektalen Karzinoms. Hierfür werden Nanopartikel entwickelt, die spezifisch an das EpCAM-Protein binden, welches von KRK-Zellen verstärkt exprimiert wird. Durch Markierung mit Fluoreszenzmarkern wird die Darstellung geringer Nanopartikel-Mengen durch die Fluoreszenz-Koloskopie und dadurch die Erkennung sehr kleiner Vorstufen des KRKs ermöglicht. Das Projekt beinhaltet die Entwicklung der Nanopartikel, deren Herstellung entsprechend GMP-Standard und deren Testung in präklinischen Modellen. Während der gesamten Projektlaufzeit werden regulatorische und ethische Aspekte einer klinischen Anwendung der Nanopartikel berücksichtigt, um eine Übertragung auf die klinische Diagnostik vorzubereiten.

Die akute myeloische Leukämie (AML) und andere mit ihr verwandte bösartige Bluterkrankungen sind durch Knochenmarkstransplantation (KMT) von gesunden Spendern heilbar, da das Immunsystem des Spenders nicht-verwandte Gewebemerkmale („Human Leukocyte Antigens", HLA) auf den verbleibenden leukämischen Zellen erkennen und diese auf Grund dessen eliminieren kann. Leider tritt dennoch in etwa 30% der Fälle ein Rezidiv auf, welches sich häufig durch die selektive Eliminierung der nichtverwandten HLA-Antigene aus dem Genom der rezidivierenden Leukämieblasten auszeichnet („HLA-Verlust Rezidiv"). Das vorliegende Vorhaben hat das Ziel, neue Methoden zur Früherkennung des HLA-Verlust Rezidivs nach allogener KMT zu entwickeln, die Häufigkeit seines Auftretens sowie relevante klinische und immungenetische Risikofaktoren zu bestimmen. Das Ziel dieses Vorhabens wird in einem Verbundprojekt mit sechs der wichtigsten Europäischen KMT-Zentren in Mailand, Marseille, Paris, Tel-Hashomer und den Universitätskliniken (UK) Essen und Dresden, durchgeführt werden. An allen diesen Zentren wird neben der klinischen KMT und Nachsorge mit fortschrittlichen Methoden, auch translationale Forschung auf diesem Gebiet durchgeführt. Die Arbeitsplanung sieht vier wesentliche Schritte vor, welche die Entwicklung von quantitativen PCR-Systemen für die Nachverfolgung von HLA-Allelen 1), die retrospektive Untersuchung von Leukämie-Rezidiven nach allogener KMT 2), die Verknüpfung der experimentellen mit den klinischen Daten 3) und die Implementierung der entwickelten Techniken an den anderen Verbundzentren zu ihrem prospektiven Einsatz 4) vorsehen.

Obwohl die allogene Blutstammzelltransplantation ein kuratives Potenzial in der Behandlung von akuten Leukämien besitzt, kommt es leider immer wieder dennoch zu einem Rückfall der Grunderkrankung trotz Transplantation. Diese Rückfälle sind mit einer sehr schlechten Prognose assoziiert und in einigen Fällen, insbesondere nach HLA-nicht identer Transplantation, findet sich ein partileller Verlust der HLA-Merkmale als potenzielle Ursache für ein Entkommen der Leukämiezellen aus der Kontrolle der Effektorzellen des Spenders. Hauptziel des Projektes ist es, durch neue Diagnostikverfahren, das Phänomen des HLA-Verlustes frühzeitig nach Transplantation zu erkennen und bestimmte Risikofaktoren zu beschreiben, die eine entsprechende Interventionsmöglichkeit in Zukunft erlauben. Endziel ist es demnach die Ergebnisse der allogenen Tranplantation bei Hochrisikoleukämien durch die Etablierung neuer Früherkennungsmethoden zu verbessern. 1) Etablierung einer senstitiven qPCR-Methode mit der an verschiedenen Zentren ein Verlust von HLA-A, B, C, DRB1 und DQB1 sensitiv erkannt werden kann. 2) Retrospektive Analyse von in verschiedenen Zentren des Konsortiums eingelagerten Proben, die im Rezidiv nach allogener Blutstammzelltransplantation gewonnen wurden. 3) Integration der Laborbefunde mit klinischen Datenbanken, um das Risiko des HLA-Verlustes bestimmten Risikokonstellationen bzw. Transplantationsformen zuordnen zu können. 4) Prospektive Validierung der gewonnen Ergebnisse an den teilnehmenden Zentren.

Trotz der Verfügbarkeit neuer Chemotherapeutika sowie Fortschritten beim Screening, ist Brustkrebs immer noch die häufigste Krebsart die bei Frauen in Industrieländern auftritt. Epigenetische Veränderungen sind in primären Brusttumoren allgegenwärtig, aber über den Einfluss von Ernährung und Lebensstil bzw. von endogenen Faktoren auf diese Änderungen ist wenig bekannt. Die diesem Projekt zugrunde liegende Hypothese ist, dass Umweltfaktoren und endogene Faktoren Änderungen im Methylom auslösen, dass diese Änderungen zur Entstehung von Brustkrebs beitragen, und dass sie als Biomarker für die Primär- und Sekundärprävention dienen können.  Die drei Hauptziele des Gesamtprojektes sind: 1) Die Identifizierung von DNA-Methylom Veränderungen in Brusttumoren und Surrogatgewebe unter Verwendung einer großen Stichprobe von mehreren tausend Probanden einer prospektiven Kohorte, 2) die Bestimmung von Ernährungs-/Lebensstil- und endogenen Faktoren, die epigenetische Veränderungen beeinflussen und 3) die Bewertung von im Rahmen des Projekts identifizierten Methylierungsmarkern als Prädiktoren in einem klinischen Kontext. Dieses Projekt basiert auf der „European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition" (EPIC), einer Kohortenstudie, die in 23 Zentren in zehn europäischen Ländern durchgeführt wird und setzt zur Identifikation und Validierung von Biomarkern leistungsfähige epigenomische Technologien ein. Im Rahmen dieses Teilprojekts werden Bioproben aus der EPIC-Heidelberg Studie bzw. der NCT-Gewebebank gesammelt, verarbeitet und für die Methylierungsuntersuchungen durch die Partner zur Verfügung gestellt. Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zusammen mit epidemiologischen Daten aus der EPIC-Studie in Relation zum Brustkrebsrisiko analysiert sowie in Risikomodelle zur Brustkrebsprädiktion integriert.

Geplant ist die prospektive Erfassung gesunder Anlageträgerinnen einer pathogenen Mutation in den Genen BRCA1 oder BRCA2 zur Bestimmung des Einflusses der mammographischen Dichte auf die individuelle Erkrankungswahrscheinlichkeit. Darüber hinaus wird der Einfluss einer bilateralen prophylaktischen Salpingoophorektomie auf die mammographische Dichte und das Erkrankungsrisiko untersucht. Basis- und Follow up Daten, sowie DNA und die Bilddaten werden gesammelt, anhand von ärztlichen Epikrisen und Befundberichten überprüft und in die Datenzentralen nach Amsterdam, Utrecht und Cambridge gesendet.  Im internationalen Kontext und mit höheren Fallzahlen wird ein bereits bestehendes, umfassendes Risikoberechnungsmodel damit erweitert. Nach Aktualisierung der Einverständniserklärungen und Finalisierung der Follow up-Fragebögen ist die Beantragung des Ethikvotums in allen 15 Zentren des Konsortiums sicherzustellen. Parallel dazu wird die bestehende Datenbank um einige nicht genetische Variablen und die Follow up Funktion erweitert. Einverständniserklärungen und Baseline-Fragebögen werden an 1364 initial gesunde Anlageträgerinnen ohne bilaterale prophylaktische Mastektomie (BPM) und bilaterale prophylaktische Salpingoophorktomie (BPSO) und mit vorliegender Basismammographie/Basis-MRT gesandt. Es werden darüber hinaus die Tumordiagnosen überprüft und die dazugehörigen klinischen und histopathologischen Daten festgestellt. In den Zentren wird DNA angefordert und zur Genotypisierung nach Cambridge versandt. Nach zwei Jahren werden Follow up Fragebögen an die Anlageträgerinnen ausgegeben und nochmals Mammographie- /MRT-Bilder angefordert und prozessiert.

Darmkrebs stellt ein großes Gesundheitsproblem dar, das aufgrund der Heterogenität der Krankheit personalisierte Präventionsstrategien erfordert. NSAIDs (non-steroidal anti-inflammatory drugs, z.B. COX Hemmer) wurden vielfach mit einem signifikanten Rückgang von Adenomen assoziiert und gehören somit zu den vielversprechendsten chemopräventiven Maßnahmen der Darmkrebsvorbeugung. Jedoch steht dem ein erhöhtes Risiko verschiedener Nebenwirkungen entgegen. In der Pilotstudie konnte ein Zusammenspiel von genetischer Variabilität und NSAID-Einnahme gezeigt werden, welches das Wiederauftreten von Adenomen sowie NSAID-assoziierten Nebenwirkungen beeinflusst. Darauf aufbauend ist dieses Projekt eine translationale, pharmakogenetische Studie, die an drei abgeschlossene randomisierte klinische Studien zur Untersuchung von NSAIDs als sekundäre Präventionsmaßnahme bei Adenompatienten anschließt. Ziel ist es, Polymorphismen als Biomarker für 1) das Wiederauftreten von kolorektalen Adenomen, 2) Effizienz von und Nebenwirkungen durch COX Hemmer in der Chemoprävention von Adenomen zu nutzen. Dieses Projekt reflektiert einen einzigartigen Ansatz zur Entwicklung von personalisierten chemopräventiven Strategien in der Vorbeugung von kolorektalen Adenomen durch persönliche, genetische Fingerabdrücke. Das Projekt basiert auf fünf Arbeitspaketen: 1. Kontaktaufnahme mit Patienten, Einverständniserklärung,  Probengewinnung. 2.  Identifizierung zusätzlicher Polymorphismen, die mit Wirksamkeit und Nebenwirkungen durch Celecoxib (COX Hemmer) bei der Chemoprävention von kolorektalen Adenomen zusammenhängen. 3. Validierung der identifizierten Polymorphismen, die mit Wirksamkeit und Nebenwirklungen von COX Hemmern zusammenhängen, in einer größeren Population. 4. Untersuchung der identifizierten Polymorphismen hinsichtlich Wirksamkeit und Nebenwirkungen bei der Vorbeugung von kolorektalen Adenomen durch andere Wirkstoffe (Rofecoxib, Aspirin). 5. Publizieren und Mitteilen der produzierten Ergebnisse.

Mit metabolomischen Untersuchungen, einem innovativen und wirkungsvollen Ansatz zur systematischen Messung einer großen Metabolitenanzahl, können biologische Phänotypen hochpräzise charakterisiert werden. Begleitend zur Individualisierung von Präventionsstrategien gegen die Weiterentwicklung von Kolorektalkrebs (KRK) sind neue Biomarker, die das Progressionrisiko beschreiben, dringend notwendig. Durch die Plasmaananalyse von kolonkrebsfreien Personen, Patienten mit kolorektalen Adenomen und Kolorektalkrebspatienten (KRK, Stadium I-IV) sollen innerhalb des neu gegründeten MetaboCCC-Konsortiums Veränderung des Metaboloms im Verlauf der Kolorektalkrebsentwicklung untersucht werden. Dafür werden insgesamt 2.300 Plasmaproben, die aus gut beschriebenen Kohorten vierer TRANSCAN Länder (Niederlande, Deutschland, Österreich, Norwegen) stammen, von Experten am IARC (Frankreich) untersucht. Es werden verschiedene Entdeckungs- und Validierungsreihen eingesetzt, mit Hilfe derer zugrundeliegende biologische Mechanismen aufgedeckt werden. Zur Beantwortung dieser Fragestellung werden sowohl ein Hypothesen getriebener (targeted) Ansatz als auch ein empirischer Screen (untargeted Metabolomics) eingesetzt. Unser Ziel ist a) die Bestimmung präventiver und prädisponierender Plasmametabolite, die Adenomfälle von Kontrollen unterscheiden, b) die Bestimmung von Plasmametaboliten, die KRK im Vergleich zu Kontrollindividuen und Adenompatienten unterscheiden, c) die Prüfung von Markern, die sich in den Stadien des KRK unterscheiden. Durch ein Design mit Aufdeckungs- und Validierungsphasen ist es uns möglich, robuste metabolomische Signale der kolorektalen Karzinogenese aufzudecken. Zur Charakterisierung des Metaboloms kommen zwei verschiedene Strategien zur Anwendung, ein Hypothesen getriebener (targeted) Ansatz und ein empirischer Screen (untargeted metabolomics). Die Ergebnisse werden durch den Einschluss mehrerer europäischer Kohorten generalisierbar sein.

Es gibt eindeutige Hinweise, dass die klinisch-genetische Beratung für erbliche Krebserkrankungen Leben retten und die Angst lindern kann. Primäres Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Risiko-Vorhersage-Modellen unter Verwendung systematisch ausgewerteter Daten in Bezug auf familiäre Risiken basierend auf der Schwedischen Populationsdatenbank mit 15 Mio. registrierten Individuen und 1.7 Mio. registrierten Krebsdiagnosen. Diese Risikoschätzung wird daraufhin in ein Vorhersage-Tool für Internetplattformen transformiert und nach einer Validierung auf einer diesbezüglichen Webseite veröffentlicht. Das Tool soll Familien dabei  unterstützen, ihr Krebsrisiko für die folgenden 5, 10 oder 20 Jahre auf Basis der Familien-Krebs-Konstellation vorherzusagen. Als sekundäres Ziel sollen für genetisch bedingte Krebserkrankungen Familien ermittelt werden, in denen die gleiche Krebserkrankung bei verschiedenen Familienmitgliedern auftritt. Eine Bedingung ist, dass bei den Mitgliedern einer Familie die gleiche Krebserkrankung diagnostiziert wurde, da davon ausgegangen wird, dass sie Träger des gleichen Gendefektes sind. Alle Proben werden dann mit Hilfe einer Datenbank, die inzwischen mehr als 16.000 familiäre Krebserkrankungen enthält, identifiziert. Die Keimbahn-DNA werden genomweit sequenziert und alle kritischen Mutationen  durch bioinformatische Werkzeuge herausgefiltert und durch molekulare / funktionelle Bevölkerungsstudien bestätigt. Es wird erwartet, dass die neu identifizierte Genvariante für Mutationstests in Krebskliniken verwendet werden kann.

Myelodysplastische Syndrome (MDS) sind eine Gruppe von heterogenen hämatologischen Malignomen. Die Prognose dieser Patienten variiert beträchtlich, von einer stabilen, sich langsam entwickelnden Erkrankung bis hin zu deutlich aggressiveren Formen. Etwa 30% der MDS-Patienten entwickeln eine aggressive akute myeloische Leukämie. Für Patienten, die anhand klinischer Parameter und Laborbefunde derzeit als "lower-risk MDS" eingestuft werden, ist es sehr schwierig vorherzusagen, welcher Patient eine rasch oder langsam fortschreitende Erkrankung entwickeln wird. Folglich ist es unklar, welche Patienten von frühzeitigen therapeutischen Interventionen profitieren würden und bei welchen Patienten eine eher abwartende Therapie vorteilhaft wäre. Dies ist deshalb besonders wichtig, weil MDS-Patienten häufig in höherem Lebensalter sind und viele von ihnen Ko-Morbiditäten aufweisen, sodass eine Behandlung einen deutlichen Effekt auf die Lebensqualität haben könnte. Eine umfassende Analyse der möglichen Mutationen bei MDS wäre sehr hilfreich, um Diagnose, Prognose und Stratifizierung der Patienten für intensive Therapieformen zu unterstützen. Dies ist jetzt möglich durch die Einführung von neuartigen Hochdurchsatzverfahren, bekannt als next generation sequencing (NGS). In diesem Projekt beabsichtigen wir die neueste NGS-Technologie für diesen Zweck einzusetzen, mit der man alle bekannten Mutationen bei MDS in einem einzigen Experiment analysieren kann. Es ist geplant, Material von 1.000 lower-risk MDS-Patienten zu analysieren, die im EU-MDS-Register erfasst sind, in dem klinischer Status, Follow-Up, Lebensqualität und alters-assoziierte Ko-Morbiditäten dokumentiert sind. Es wird erwartet, dass diese Validierung wichtige Konsequenzen für das künftige Management von MDS hinsichtlich Prävention eines Fortschreiten der Erkrankung hat und dazu beiträgt, dass MDS Patienten die jeweils am besten geeignete Therapie erhalten.

Das medulläre Schilddrüsenkarzinom (MTC) ist relativ selten, hat aber eine relativ schlechte Prognose, wenn Metastasierungen eintreten. Wenige Therapieoptionen sind dann vorhanden.Das Konsortium hat sich die Aufgabe gestellt, in einer Multicenter-Studie einen SPECT Tracer zu testen, der spezifisch den Gastrinrezeptor erkennt. Dieser Rezeptor ist bei >90% der MTC-Patienten überexprimiert und scheint damit ein ideales Ziel zu sein, um mit bildgebenden nuklearmedizinischen Methoden (SPECT und PET) Metastasen zu lokalisieren und damit eine Therapieplanung zu ermöglichen. Insbesondere soll dieses Projekt aber die Grundlagen schaffen, um ein mit einem Partikelemitter (Beta- oder Alpha-Emitter) versehenen Tracer zu entwickeln, der eine Therapieoption darstellt, im Sinne von zielgerichteter Radionuklidtherapie. Es werden eine optimale Kitformulierung und Markierkonditionen ausgearbeitet.Die Pharmakokinetik dieses neuen Radiopeptids soll dann in 20-25 Patienten bestimmt werden. Wichtigste Aspekte sind Patientensicherheit, alle Vitalparameter werden bestimmt, Blutproben werden entnommen sowie SPECT-Imaging zu verschiedenen Zeitpunkten. Aus dem Zeit-Aktivitäts-Verlauf  verschiedener Organe wird eine Dosimetrie berechnet und damit auf den möglichen erfolgreichen Einsatz innerhalb einer Radionuklidtherapie geschlossen.