Forschung / Research

Forschungsschwerpunkte / research topics AG Dünker

Entwicklung neuer Therapieansätze für chemoresistente Retinoblastome

Das Retinoblastom (RB) ist der häufigste bösartige Augentumor im Kindesalter, der sich aus embryonalen Zellen der Retina entwickelt, in denen eine Mutation beider Allele des RB1-Gens vorliegt. Eine chemotherapeutische VEC-Kombinationstherapie mit den Wirkstoffen Vincristin, Etoposid und Carboplatin wird aktuell für die Verkleinerung von Tumoren verwendet, um den Tumor anschließend mit Laser-, Thermo- oder Kältebehandlung abzutöten. Diese Therapieform ist jedoch mit erheblichen Nebenwirkungen verbunden, da häufig Resistenzen gegen einzelne oder mehrere Wirksubstanzen auftreten. Daher besteht der dringende Bedarf neue oder ergänzende Behandlungsmethoden zu entwickeln. 

Analysen:

  • in vitro Analysen anhand chemoresistenter vs. korrespondierender chemosensitiver  Retinoblastomzelllinien
  • in vitro Analysen anhand immortalisierter primärer  RB Tumor- und Stromazellkulturen
  • in vivo Analysen im CAM-Modell
  • Testen von Gold-Nanopartikeln als nebenwirkungsarme und zielgerichtete Applikationsform von Wirksubstanzen und potentielle radiosensitizer für Protonentherapie
     
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Rolle von Trefoil Factor Family (TFF) Peptiden im Retinoblastom

 

Trefoil Factor Family (TFF) Peptide, sind eine Gruppe kleiner (12 - 22 kD) sekretorischer Proteine, die zur Gruppe der growth factor-like peptides gehören und eine charakteristische Trefoil-Domäne besitzen. Experimentelle und klinische Studien weisen auf eine bedeutende Rolle von TFF-Peptiden in onkogenetischer Transformation, Wachstum und Metastasierung solider humaner Tumoren hin. Wir haben TFF1 bereits als diagnostischen Biomarker in liquid biopsies (Kammerwasser) des Retinoblastoms nachweisen können und wollen TFF1 langfristig auch als  Marker für einen Therapieerfolg etablieren und Moleküle der TFF Signalkaskade als prospektive Ansatzpunkte neuer RB Therapiestrategien charakterisieren.

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Rolle der CXCR4 Signalachse im Retinoblastom

Die CXCL12/CXCR4 Achse ist ein sehr gut untersuchter Signalweg bei der Tumor-Stroma Interaktion, wobei CXCR4 in der Regel von Tumorzellen exprimiert und CXCL12 von Stromazellen sekretiert wird. Durch verschiedene Regulationsmechanismen wird über diese Achse die Tumorprogression gefördert, indem unter anderem die Migration, die Neovaskularisation und die Transdifferenzierung angeregt wird. In einer kürzlich veröffentlichten Studie konnten wir in Zusammenarbeit mit dem Institut für Virologie der Universität Ulm die Wirksamkeit eines modifizierten CXCR4 Inhibitors (EPI-X4 Derivat) in RB Zelllinien nachweisen (siehe Link). Wir konnten zeigen, dass die Proliferation und Viabilität der RB Zellen nach Inhibitor Behandlung sank und die Apoptose induziert wurde, was zu einem reduzierten RB Tumorwachstum in vivo führte.

In einem fortlaufendem Projekt soll jetzt die Wirksamkeit eines neuen EPI-X4 Derivats auf Chemotherapie-resistente RBs getestet werden auch in Kombination mit Chemotherapeutika. Zusätzlich soll untersucht werden, ob die Tumor-Stroma Interaktionen einen Einfluss auf die Wirksamkeit des untersuchten CXCR4 Antagonisten hat.

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Rolle der EMT bei der Entstehung von Retinoblastomen und Entwicklung von Chemoresistenzen

Als epithelial-mesenchymale Transition, kurz EMT, wird der zelluläre Prozess bezeichnet, bei dem Epithelzellen ihre Zellpolarität und Zellverbindungen verlieren und einen mesenchymalen Phänotyp annehmen. Die EMT spielt eine große Rolle im Rahmen der Metastasierung von Karzinomen. Der Verlust des EMT-Markers E-Cadherin ermöglicht es z.B. Tumorzellen, sich aus dem Zellverband zu lösen und die Basalmembran zu durchbrechen und in umliegendes Gewebe auszuwandern.

Analysemethoden:

  • Realtime PCR und Western Blot Analysen zum Expressionsstatus von Epithelialen-Mesenchymalen-Transitions (EMT)-Markern
  • lentivirale Überexpression und knock down Analysen

RESEARCH

Research profile

We are interested in factors influencing the etiology and progression of retinoblastoma (RB), the most common primary intraocular tumor in childhood. We are interested in factors influencing the etiology and progression of retinoblastoma (RB), the most common primary intraocular tumor in childhood. Untreated RB will grow and extend beyond the eye and undergo metastatic spread, commonly into regional lymph nodes, bone and CNS. Treatment of RB ranges from enucleation of the affected eye to eye salvage strategies including focal therapy (laser, cryotherapy), brachytherapy and/or chemotherapy. Chemotherapy can be applied systemically, commonly using an intra-arterial and/or intravitreal VEC (vincristine, etoposide and carboplatin) injection of chemotherapeutics. Chemotherapeutic treatment of RB is, however, limited not only by drug-related side effects, but also by developing drug resistances. Therefore, developing strategies to improve RB therapies for instance by sensitizing RB cells towards chemotherapeutics is a major challenge.

Recent studies by our group demonstrated that trefoil factor family peptide 1 (TFF1) is detectable in liquid biopsies (aequeous humor) of RB patients and thus, provides a valuable new diagnostic and potentially also therapeutic biomarker.

Most recently, we make use of nanoparticle-mediated substance delivery as an applicable RB treatment option, e.g. as radiosensitizers  in combination with proton beam therapy.

Research topics and methods

Molecular mechanisms of chemoresistances in retinoblastoma cell lines

-> new therapeutic strategies for treatment of chemoresistant retinoblastomas

  • in vitro analyses of chemosensible and chemoresistant retinoblastoma cell lines
  • in vitro analyses of established primary immortalised RB tumor and stroma cell cultures https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39695086/
  • in vivo analyses (in ovo CAM-assays; orthotopic rat model)

Role of Trefoil Factor Family (TFF) peptides in retinoblastoma diagnosis and treatment monitoring

Role of CXCL12/CXCR4 signaling  in retinoblastoma

Role of EMT (epithelial-mesenchymal transition) for retinoblastoma and chemoresistance development

  • expresssion analyses of epithelial and mesenchymal markers
  • overexpression and knockdown studies

 

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