Rotationsstelle 2018

Thema: "Funktionelle Charakterisierung von Leukämie-Stammzellen in der chronischen myeloischen Leukämie (CML)"

Zusammenfassung:

Die chronische myeloische Leukämie (CML), die durch die balancierte Translokation t(9;22) und die resultierende Fusions-Kinase BCR-ABL ausgelöst wird, ist durch die Entwicklung von Kinase­ lnhibitoren in den vergangenen 15 Jahren gut behandelbar geworden. Patienten erreichen tiefe und lange anhaltende Remissionen, ohne dass jedoch der maligne Klon eliminiert werden kann. Daher muss die Therapie bislang lebenslang fortgeführt werden und ist auch mit Nebenwirkungen behaftet. Kürzlich konnte in klinischen Studien erstmals der Beleg erbracht werden, dass einige Patienten nach tiefer und langer Remission auch nach Absetzen der Kinase Inhibitoren dauerhaft in Remission verbleiben können. Mehr als die Hälfte der Patienten erleidet jedoch nach dem Absetzen einen molekularen oder hämatologischen Rückfall. Es ist bislang unklar ob die verbliebenen CML­ Stammzellen, die einen speziellen lmmunphänotyp tragen (Linien-Marker negativ, CD34+ CD38- CD26+) (a) aufgrund ihrer Persistenz zum Rückfallrisiko beitragen (b) in Abhängigkei t von ihrem Mikroenvironment und ihres Expressionsprofils kontrolliert werden können oder erneut in Proliferation gehen und (c) eine Abhängigkeit von der onkogenen Kinase BCR-ABL aufweisen. In diesem Projekt soll (i) die Abundanz der CML-LSC bei Patienten zur Diagnosestellung und in Remission immunphänotypisch quantifiziert werden, (ii) die funktionellen Eigenschaften dieser Zellen charakterisiert werden und (iii) deregulierte Zielstrukturen mittels RNAi validiert werden.

Rotationsstelle 2018

Thema: "Rolle der Mikroglia auf die synaptische Plastizität nach experimenteller Sepsis in-vivo"

Zusammenfassung:

Die synaptische Plastizität im zentralen Nervensystem ist der wesentliche zelluläre Mechanismus für Lern- und Gedächtnisfunktion. Erworbene Störungen der synaptischen Plastizität finden sich u.a. bei Demenzerkrankungen. Auch bei Patienten nach Sepsis sind schwerwiegende und langanhaltende neurokognitive Beeinträchtigungen häufig. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass die gestörte synaptische Plastizität einen wesentlichen Pathomechanismus bei der experimentellen Sepsis-induzierten Enzephalopathie darstellt. Des Weiteren fanden wir eine ausgeprägte Aktivierung der ortständigen Mikroglia im Gehirn, die eine bedeutende Rolle bei der Modulierung synaptischer Plastizität haben.

Ziel dieses Forschungsprojektes ist den Einfluss der Mikrogliazellen auf die synaptische Plastizität zu ermitteln und in einem translationalen Ansatz zu prüfen, ob sich eine Depletion der Mikroglia nach experimenteller Sepsis positiv auf die gestörte Plastizität auswirkt. Dies soll in 3 Teilschritten erfolgen: 1) soll der Einfluss der Mikroglia-Depletion auf die synaptische Plastizität mithilfe der monokulären Deprivation und Langzeitpotenzierung im Hippocampus untersucht werden; 2) soll untersucht werden, ob die synaptische Plastizität in-vivo im experimentellen Sepsis-Modell beeinflusst wird; 3) Evaluation einer möglichen Verbesserung der synaptischen Plastizität durch Depletion der Mikrogliazellen. Durch dieses Forschungsprojekt sollen grundlegende pathophysiologische Mechanismen zur Ätiologie der Sepsis-assozii erten Enzephalopathie aufgeklärt und erste therapeutische Ansätze aufgezeigt werden.

Rotationsstelle 2018

Thema: "Real-Time Nah-Infrarot-Fluoreszenz-Endoskopie mit Indocyaningrün (NIR-ICG-FE) zur besseren Bestimmung des Tumorrandbereiches bei Kopf-Hals-Tumoren"

Zusammenfassung:

Bösartige Kopf-Hals-Tumoren (KHT) sind zu circa 90% Plattenepithelkarzinome (PEC) des oberen Aerodigestivtraktes (OADT). Risikofaktoren sind neben Tabakkonsum, Alkoholgenuss, HPV- und EBV-Viren. Bei resektablen Tumoren ist die Chirurgie Therapie der Wahl. Die intraoperative exakte Bestimmung der Tumorgrenzen ist bisher nicht möglich. In 7,5-10% besteht eine prognostisch ungünstige unvollständige R1-Resektion. In Vorarbeiten wurde gezeigt, dass NIR-ICG-FE mit ICG zur Bestimmung von Tumorgrenzen von PEC im OADT helfen kann und dass sich ICG mittels multispektraler optoakustischer Tomographie (MSOT) in 3D im Tumorrandbereich lokalisieren lässt. Ziel der Forschungsrotation ist zunächst einen konkreten Arbeitsablauf für die Kombination von NIR-ICG-FE mit ICG und der MSOT zu erarbeiten. Darauf aufbauend soll mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung, dem so genannten „Deep-Learning“, ICG in der Mikroarchitektur der Tumorrandbereiche anhand Fluoreszenz-immunhistochemischer Schnitte charakterisiert und lokalisiert werden. Die Forschungsrotation soll dazu dienen das langfristige Ziel einer intraoperativen Anwendung der MSOT in Kombination mit NIR-ICG-FE zur besseren Bestimmung von Tumorgrenzen zu erreichen. Aus dem Forschungsprojekt soll ein DFG Projektantrag durch den Projektverantwortlichen als Erstantragsteller entstehen.

Rotationsstelle 2018

Thema: "ASXL I and DNMT3A mutations in chronic myeloid leukemia"

Zusammenfassung:

Recent studies have revealed the important role of impaired epigenetic mechanisms to different hematologic malignancies. The most frequently mutated epigenetic regulator genes are ASXL l and DNMT3A. Because of its significance in pathogenesis of haematologic malignances and the potential for target medication, mutations within these genes are nowadays one of the main subjects in the field of epigenetic medical research.

ASXL l is a member of the polycomb family of proteins and able to both silence and enhance gene expression by chromatin remodelling. DNMT3A belongs to the DNA methyltransferase family and is involved in de novo methylation of cytosine residues. Mutations within both of these genes are described as possibly contributing factors to leukemogenesis by changing global methylation level.

Preliminary work in the research group of PD Dr. Ernst has shown that ASXL l and DNMT3A were among the most frequently mutated epigenetic regulator genes within a cohort of 100 CML patients (CML-V study, TIGER). These patients are already undergoing therapy with the tyrosine kinase inhibitor nilotinib, which approval for medical use improved the prognosis for CML patients dramatically. However, the fact that some of these patients also acquire mutations within epigenetic regulators, brings up the possibility of including demethylating agents, such as 5-azacytidine, for a better therapy response or treatment-free remission.

The aim of this research project is to further investigate the functional consequences of ASXL l and DNMT3A mutations in CML. As a study cohort, patients from the CML-V study (TIGER) with previously detected mutations will be selected: ASXLl mut (n=12); DNMT3A mut (n=4). Clonal architecture of mutations will be investigated using colony assays. Consequences of ASXL l and DNMT3A mutations on mRNA expression level will be analyzed by quantitative RT-PCR. The effect on global methylation level will be analyzed by Alu-I and LINEl methylation assays. The clinical impact of ASXL l and DNMT3A mutations will be analyzed based on the achievement of a molecular remission (MMR) at month 18 according to the study protocol. Finally, the impact of the demethylating agent 5-azacytidine alone and in combination with tyrosine kinase inhibitors (TKis) will be investigated in vitro using CML cell line models with and without ASXL1/DNMT3A mutations.

These investigations should allow conclusions to be drawn on a previously unknown fact, whether CML patients with acquired epigenetic mutations could potentially benefit from including demethylating agents in their therapy. Improved understanding of epigenetic dysregulation could also be valuable for developing new therapies in CML.

The planned research work will be done in the research group of PD Dr. med. Thomas Ernst (Dept. of Hematology and Interna! Oncology of the Department ofinternal Medicine II, UKJ, Head: Prof. Dr. med. Andreas Hochhaus)

Rotationsstelle 2018

Thema: "Untersuchung zum Einfluss genetischer Variationen auf die kardiale autonome Funktion bei schizophrenen Patienten"

Zusammenfassung:

Die schizophrene Erkrankung geht mit einer verkürzten Lebenserwartung von 15 bis 20 Jahren einher. Ein Großteil der erhöhten Mortalität ist dabei auf kardiovaskuläre Erkrankungen zurückzuführen. Aus Untersuchungen mit nahen Verwandten Betroffener ergeben sich eindeutige Hinweise für einen genetischen Zusammenhang zwischen kardial autonomer Dysfunktion, als maßgeblichen Faktor für die erhöhte kardial bedingte Mortalität, und der schizophrenen Erkrankung. Insgesamt wird für die schizophrene Erkrankung eine Heritabilität von ca. 80 % angenommen, auch wenn der Vererbungsmodus weiterhin unklar ist. In Genomweiten Assoziationsstudien zur Schizophrenie wurden diverse Genloci identifiziert, die neben ihrem möglichen Einfluss auf die Krankheitsentstehung im ZNS auch im kardialen Gewebe hoch exprimiert sind. Zur Aufklärung pathophysiologischer Mechanismen sind Untersuchungen zu phänotypischen Auswirkungen der genetischen Varianten auf die veränderte kardiale Funktion schizophrener Patienten chancenreich. Durch Genotypisierung entsprechender Single-Nucleotide-Polymorphismen in diesen Genloci, beabsichtigt die vorliegende Untersuchung schizophrene Patienten und gesunde Kontrollen entsprechend ihrer Allele in Risikogruppen einzuteilen, um dann in einem zweiten Schritt zu untersuchen, ob Unterschiede in Parametern der Herzratenvariabilität, als etabliertes Verfahren zur Erfassung kardial autonomer Dysfunktion, zwischen den gebildeten Risikogruppen im Patienten- und Kontrollkollektiv vorliegen

Rotationsstelle 2018

Thema: "Entwicklung einer Färbemethode zur Beurteilung der Vitalität des Knochens zum intraoperativen Einsatz"

Zusammenfassung:

Sekundäres Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen ex vivo Testverfahrens zur intraoperat iven Testung der Knochenvitalität . Damit wäre es erstmals möglich, unmittelbar am Patienten ein valides, sicheres und einfach anzuwendendes Verfahren dem Anwender zur Verfügung zu stellen . Hierfür ist ein geeigneter Farbstoff die Grundvoraussetzung, um das Vorhaben zu realisieren. Die bisher erfolgte Suche nach einem entsprechenden Farbstoffkandidaten, der die Anforderungen erfüllt scheite rte. Primäres Ziel der beantragten Rotationsstelle ist die Entwicklung eines geeigneten Farbstoffes der nicht dem Medizinprodukte-Gesetz unterliegt, jedoch am Patienten ex vivo / an Biopsie­ Proben eingesetzt werden kann. Die Entwicklung des entsprechenden Testverfahrens könnte somit fortgesetzt werden.

Rotationsstelle 2017

Thema:
"Funktionelle Konnektivitätsmaße zur Vorhersage von Rehabilitationspotential und klinischem Outcome nach Schlaganfall Reha-Conn "

Zusammenfassung:
Der Schlaganfall stellt in den westlichen Industrieländern die häufigste Ursache einer langfristigen Behinderung dar. Bisher gibt es keinen prognostischen Marker zur Vorhersage der Funktionserholung im Rahmen der Rehabilitationsmaßnahmen. Kernhypothese der aktuellen Arbeit ist, dass die kurzfristige zerebrale Adaptationsfähigkeit ein Prädiktor für das langfristige Rehabilitationspotential ist. Eine Bestimmung der individuellen Plastizitätsbereitschaft und somit eine Vorhersage des Rehabilitationsergebnisses kann somit bereits vor Durchführung der Rehabilitation erfolgen. Hierfür planen wir die Quantifizierung der kurzfristigen zerebralen Adaptationsfähigkeit über eine Bestimmung zerebraler Konnektivitätsveränderungen mittels eines kurzen motorischen Lernparadigmas. Diese Konnektivitätsdaten werden mit dem individuellen Schädigungsmuster und den erzielten Rehabilitationsergebnissen als auch den Ergebnissen einer funktionellen Zweitmessung verglichen, um die Vorhersage langfristiger Adaptationsprozesse zu evaluieren. Es sollen 44 Schlaganfallspatienten sowie 26 Kontrollen longitudinal (vor und nach der Rehabilitationsbehandlung bzw. eines Klaviertrainings [gesunde Kontrollen]) mittels Methoden der funktionellen Bildgebung (voxel-basierter Morphometrie, Resting state fMRT sowie task-related fMRT), einer sensomotorischen und einer neuropsychologischen Testbatterie untersucht werden. Die Studie wird dazu beitragen das Potential der individuellen Plastizitätsleistung von Schlaganfallpatienten zu beurteilen und Möglichkeiten bieten, Rehabilitationsansätze an solchen Ergebnissen auszurichten.