Projekte

Projektleitung: Prof. Dr. Jonas Rosendahl, Dr. Helmut Laumen

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Studentin: Tanvi Inamdar

Sowohl chronische Pankreatitis (CP) als auch Fettleibigkeit sind bekannte Risikofaktoren für Bauchspeicheldrüsenkrebs. In früheren Studien fanden wir Funktionsverlust-Mutationen im CPA1-Gen, welches für das Verdauungsenzym Carboxypeptidase A1 kodiert, sowohl bei sporadisch auftretender frühzeitiger als auch bei erblicher CP. Eine kürzlich durchgeführte Studie mit einem genetischen Mausmodell zeigte, dass die p.N256K-Mutation in CPA1 (Cpa1^N256K) ausreicht, um eine CP und Azinär-Duktale-Metaplasie (ADM) zu verursachen. Dies wahrscheinlich durch ER-Stress-bezogene Mechanismen. Darüber hinaus haben zahlreiche Studien gezeigt, dass Adipositas die Entwicklung von Bauchspeicheldrüsenkrebs in etablierten Mausmodellen wie KC (Kras^G12D/wt;p48^Cre+/-) beeinflusst.

In diesem Projekt werden wir die Auswirkungen einer genetisch bedingten chronischen Entzündung auf die frühe Pankreaskarzinogenese untersuchen, indem wir die beiden Mausmodelle Cpa1^N256K und KC kombinieren. Zusätzlich wollen wir Kontroll-, Cpa1^N256K-, KC- und KC-Cpa1^N256K-Mäuse mit einer fettreichen Diät füttern, um die Auswirkungen von Adipositas und genetisch bedingter CP zu vergleichen, sowie die kombinierte Auswirkung auf die Entwicklung eines frühen Pankreaskarzinoms zu untersuchen. Ein breites Spektrum an histologischen, immunologischen und molekularbiologischen Methoden wird uns differenzierte Einblicke in die frühe Pankreaskarzinogenese und die diesem Prozess zugrundeliegenden Signalwege geben.

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Studentin: Melanie Börner

Chronische Pankreatitis (CP) und Fettleibigkeit zählen beide zu bekannten Risikofaktoren für Bauchspeicheldrüsenkrebs. In bisher durchgeführten Studien zu sporadisch auftretender frühzeitiger CP, als auch zu erblich bedingter CP, fanden wir loss-of-function Mutationen in CPA1,  das für das Verdauungsenzym Carboxypeptidase A1 kodiert. In einer kürzlich durchgeführten Studie zeigte sich unter Verwendung eines genetischen Mausmodells, dass die p.N256K-Mutation von CPA1 (Cpa1^N256K) ausreicht, um CP und azinär-zu-duktale Metaplasie (ADM) zu verursachen. Darüber hinaus haben zahlreiche Studien gezeigt, dass Fettleibigkeit die Entwicklung von Bauchspeicheldrüsenkrebs in etablierten Mausmodellen wie KC (Kras^G12D/wt;p48^Cre+/-) beeinflusst. 

Um die Auswirkungen einer genetisch bedingten Pankreatitis auf die Entwicklung des pankreatischen duktalen Adenokarzinoms zu beurteilen, haben wir die beiden Mausmodelle KC und  Cpa1^N256K zum Genotyp KC-Cpa1 kombiniert. Die Pankreata von KC-Cpa1- sowie von Cpa1-, KC- und Cre-Mäusen wurden zu verschiedenen frühen und späten Zeitpunkten histologisch untersucht, um reaktive gewebliche Umbauvorgänge, Fibrose und die Bildung pankreatischer intraepithelialer Neoplasien (PanIN) zu untersuchen. Darüber hinaus wurden sowohl Bulk-RNAseq als auch Einzelzellsequenzierung (sc-RNAseq) von KC-Cpa1-, Cpa1-, KC- und Cre-Mäusepankreas zu verschiedenen frühen Zeitpunkten durchgeführt. Zusätzlich wurden primäre Azini aus den Pankreata der Mäuse isoliert und in Kollagen eingebettet, um eine azinäre-zu-duktale Metaplasie (ADM) zu modellieren. In KC-Cpa1-Mäusen fanden wir im Vergleich zu den Kontrollmäusen ein signifikant höheres Maß an reaktiven Umbauvorgängen, Fibrose und eine größere Anzahl an PanIN-Läsionen. Die Einzelzellsequenzierung gewährte einen neuen Einblick in die zelluläre Landschaft des von uns etablierten KC-Cpa1-Modells, indem es ein besseres Verständnis des Transkriptionsprogramms der azinären metaplastischen Zellen ermöglichte. Abschließend zeigte das Ex-vivo-Modell von ADM, dass die aus KC-Cpa1-Mäusen isolierten Azini eine spontane Transdifferenzierung durchliefen, die im Vergleich zu den Kontrollmäusen deutlich schneller verlief.

In diesem Projekt werden wir die genauen molekularen Wege, die für den bei KC-Cpa1-Mäusen beobachteten Phänotyp verantwortlich sind, weiter aufdecken, indem wir in vitro, ex vivo und in vivo Techniken auf der Grundlage unserer bisherigen Ergebnisse kombinieren und zusätzliche genetische Modelle verwenden. Die Verwendung einer Azinuszelllinie sowie einer etablierten 3D-Kultur primärer Azini ermöglicht es uns, tiefere Einblicke in die molekularen Signalwege zu gewinnen, die wir aus unserer Bulk- und scRNAseq in KC-Cpa1-Mäusen abgeleitet haben. Über diese in vitro und ex vivo Studien hinaus wollen wir weitere Studien mit einem Mausmodell (Ptf1aCreERT) durchführen, in dem die Krebsmutation Kras^G12D durch Tamoxifen induziert werden kann. Beim Menschen kann die kombinierte Wirkung mehrerer Risikofaktoren zur Entstehung von Krebs beitragen. In fettleibigen KC-Cpa1-Mäusen, die entsprechend eines fettreichen Ernährungsplans gefüttert wurden, können wir die Kras^G12D-Mutation induzieren, um den Risikofaktor Fettleibigkeit in Kombination mit der menschlichen Pankreatitis-Mutation Cpa1^N256K zu modellieren. Zusätzlich zu den bisher gewonnenen scRNAseq-Daten wollen wir räumliche scRNAseq-Experimente durchführen, um tiefere Einblicke in die zellulären und molekularen Mechanismen zu gewinnen.

Dieses Projekt dient dazu, auf Grundlage unserer bisherigen Ergebnisse mit den KC-Cpa1-Mäusen, die Relevanz des von uns entwickelten neuartigen spontanen genetischen Mausmodells für die Modellierung der entzündungsbedingten Karzinogenese des pankreatischen duktalen Adenokarzinoms sowie den zusätzlichen Einfluss des Risikofaktors Fettleibigkeit zu untersuchen. Unsere Daten könnten neue Wege für Präventionsstrategien für Personen aufzeigen, die aufgrund von Fettleibigkeit und erblicher Veranlagung ein höheres Risikoprofil für die Erkrankung an Bauchspeicheldrüsenkrebs aufweisen.

Projektleitung: Prof. Dr. Martin Gericke

1. Generation (April 2022 - März 2025)

PhD-Studentin: Anne-Kristin Fritsche

Adipositas ist in zahlreichen Organen einschließlich des Pankreas mit chronischer Entzündung assoziiert. Sowohl Adipositas als auch chronische Pankreatitis sind bedeutende Risikofaktoren für das Pankreaskarzinom. Interessanterweise konnte gezeigt werden, dass das intermittierende Fasten (Intervallfasten) im Mausmodell die Inzidenz von Adipositas-assoziierter Brustkrebsentstehung verringert.

Es ist noch ungeklärt, inwiefern das intermittierende Fasten auch die Adipositas-assoziierte Karzinogenese im Pankreas verringert. Außerdem gilt es, die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu entschlüsseln. Diesen Aufgaben widmet sich dieses Projekt. Wir legen dabei einen besonderen Schwerpunkt auf die Rolle von M2-Makrophagen als zelluläre Mediatoren der Entzündung und Krebsentstehung im Pankreas sowie Interleukin-4-Signalwege.

2. Generation (April 2025 - März 2028)

PhD-Student: Faiyaz Abrar

Das duktale Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (PDAC) ist eine der aggressivsten Krebsarten, und geht häufig mit chronischer Pankreatitis einher. Adipositas ist ein bekannter Risikofaktor für verschiedene Krankheiten und Krebsarten, einschließlich PDAC, und wird mit einem Zustand chronischer Entzündung in verschiedenen Geweben in Verbindung gebracht. Die zugrundeliegenden Mechanismen, durch die Adipositas die Entstehung von Bauchspeicheldrüsenkrebs fördert, sind jedoch nur unzureichend bekannt. Daher haben wir untersucht, ob Adipositas das Immunprofil der Bauchspeicheldrüse von Mäusen beeinflusst. Wir untersuchten genetisch induzierte Adipositas und durch fettreiche Ernährung (HFD) induzierte Adipositasmodelle und analysierten Immunzellpopulationen im Pankreas. Interessanterweise wurden signifikante Veränderungen bei myeloiden Suppressorzellen (MDSCs), gewebeansässigen Makrophagen (PanMs) und dendritischen Zellen (DCs) beobachtet. Bei den T-Zellen gab es weder bei den T-Helferzellen noch bei den zytotoxischen oder regulatorischen T-Zellen Unterschiede in der Häufigkeit.

Interessanterweise beobachteten wir bei den verschiedenen Adipositasmodellen eine konsistente Herabregulierung von CD301 auf der Zelloberfläche der meisten myeloischen Immunzellen. Da CD301 ein bekannter Rezeptor für kohlenhydratreiche Tumorantigene ist, werden wir uns in der nächsten Förderperiode auf seine Adipositas-assoziierte Regulierung und seine Auswirkungen während der Adipositas-assoziierten Tumorigenese konzentrieren. Mit Hilfe von Live-Imaging und Multi-omics von Immun-Krebszell-Interaktionen soll die Bedeutung von CD301 für die Immunabwehr von PDAC-Zellen untersucht werden.

Projektleitung: Prof. Dr. Patrick Michl

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Student: Miquel Tibau Baltrons

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das intestinale Mikrobiom („Darm-Flora”) Einfluss auf die Pankreaskarzinogenese und das Therapieansprechen nimmt. So konnte gezeigt werden, dass die Gabe von oralen Antibiotika mit Abtöten der Bakterien die Tumorprogression stark verzögerte, wobei der Transfer von Bakterien aus PDAC-tragenden Mäusen diesen Schutz rückgängig machte. Interessanterweise war das Abtöten der Bakterien mit einer immunologischen Umprogrammierung der Tumormikromilieus verbunden (u.a. Reduktion myeloider Suppressorzellen sowie erhöhte Differenzierungs- und Aktivierungsraten von M1-Makrophagen und T-Zellen). Zusätzlich waren die Tumore durch die Hochregulation des PD-1-Rezeptors anfälliger für eine Immuntherapie (Checkpoint-Inhibition).

Diese Ergebnisse weisen auf eine bedeutende Rolle und ein therapeutisches Potential des Mikrobioms bei der Entstehung des Pankreaskarzinoms hin. Wie genau die unterschiedlichen Auslöser der Entzündung, das intestinale und intrapankreatische Mikrobiom und die Entstehung früher (prä)invasiver Neoplasien zusammenhängen, ist aber noch weitestgehend unverstanden. Dieses Projekt zielt daher darauf ab, den Einfluss des intestinalen Mikrobioms auf die entzündungsassoziierte frühe Pankreaskarzinogenese und die Interaktion von entzündlichen Einflüssen und Mikrobiom zu entschlüsseln.

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Student: Miquel Tibau Baltrons

Projektleitung: Prof. Dr. Sebastian Krug, Prof. Dr. Sonja Kessler

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Student: Atul Verma

Tumor-assoziierte Makrophagen (TAM) sind ein wichtiger Bestandteil des entzündlichen Tumormikromilieus, die als maßgebliche Mediatoren der Tumorprogression gelten, aber auch schon im Stroma um präneoplastische PanIN-Läsionen zu finden sind. TAMs stellen ein vielversprechendes Ziel dar, um die Therapieresistenz zu überwinden, die durch das stark immun-evasive Stroma des Pankreaskarzinoms vermittelt wird.

Im Gegensatz zu der gut untersuchten Rolle von TAMs in manifesten Tumoren ist ihre Bedeutung in der frühen entzündungsbedingten Karzinogenese weitestgehend unverstanden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Veränderungen im Fettstoffwechsel eine wichtige Rolle in der Determinierung des Phänotyps von myeloischen Zellen spielen. Der Einfluss myeloischer Zellen auf den Fettstoffwechsel früher pankreatischer Vorläuferzellen im Zusammenhang mit chronischer Entzündung ist jedoch noch nicht geklärt. In diesem Projekt wollen wir den Beitrag der myeloischen Zellen zur entzündungsinduzierten frühen Karzinogenese und das Potenzial für eine therapeutische Modulierung entschlüsseln.

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Student:in: offene Stelle

Tumor-assoziierte Makrophagen (TAM) werden als entscheidende Vermittler der Tumorprogression angesehen. Die gezielte Beeinflussung von TAM ist ein vielversprechender Weg zur Überwindung der Therapieresistenz, die durch das stark immunevasive Stroma von Bauchspeicheldrüsenkrebs vermittelt wird. Zuvor hatten wir gezeigt, dass die Depletion von TAM durch liposomales Clodronat die Tumorprogression in zwei genetischen Mausmodellen für Bauchspeicheldrüsentumoren deutlich verzögert. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass TAMs während der Tumorprogression eine hohe Plastizität aufweisen. Im Gegensatz zu ihrer gut untersuchten Rolle bei etablierten Tumoren ist die Bedeutung der TAMs während der frühen entzündungsbedingten Karzinogenese den pankreatischen duktalen Adenokarzinoms weitgehend unbekannt. Unsere ersten Arbeiten weisen auf deutliche transkriptomische Veränderungen in prä-neoplastischen KC-Zellen hin, nachdem diese mit unterschiedlich polarisierten myeloischen Zellpopulationen co-kultiviert wurden.

In der ersten Phase des Graduiertenkollegs etablierten wir ein Co-Kultur-Modell zur Charakterisierung der Interaktionen zwischen Makrophagen und Tumorzellen, untersuchten den schrittweisen Beitrag von Immunzellpopulationen in den gentechnisch veränderten KC/KPC-Modellen und erhielten deskriptive Sequenzierungsdaten von Tumorzellen und Makrophagen in einer gut charakterisierten menschlichen PDAC-Kohorte.

Das folgende Projekt zielt darauf ab, die Ergebnisse der Maus-/Humandaten funktionell zu charakterisieren und Ansätze zur gezielten Bekämpfung von Makrophagen-Subpopulationen und spezifischen Signalwegen zu implementieren.

Zu diesem Zweck werden wir

1) eine umfassende Charakterisierung des metabolischen und lipiodomischen Profils des Co-Kultur-Experiments vornehmen (Veränderungen in präinvasiven KC-Zellen bei Co-Kultur mit unterschiedlich polarisierten primären myeloischen Zellpopulationen). Zielmoleküle, die für die Frühdiagnose oder therapeutische Intervention geeignet sind, werden einzeln validiert.

2) den Mechanismus der potenziellen Targets in TAMs untersuchen und potenziellen Targets z.B. durch pharmakologische Hemmung validieren. 

3) den Einflusses myeloischer Subpopulationen in den verschiedenen molekularen Subtypen von Pankreas-Adenokarzinomen charakterisieren, mit dem Ziel, Grundlagen für myeloisches Targeting zu legen.

Projektleitung: Prof. Dr. Heike Kielstein, PD Dr. Ivonne Bazwinsky-Wutschke

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Studentin: Elise Arlt

Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind eine Untergruppe der angeborenen lymphoiden Zellen, die eine zentrale Rolle in der körpereigenen Immunität gegenüber zahlreichen Krebserkrankungen spielen. In mehreren Studien wurden unterschiedliche Defekte von NK-Zellen bei PDAC-Patienten beschrieben. Es konnte auch gezeigt werden, dass die Tumorprogression von PDAC eng mit dysfunktionalen zirkulierenden NK-Zellen assoziiert ist. Unsere eigenen Studien haben gezeigt, dass die Funktionalität und der Phänotyp von NK-Zellen bei Adipositas, einem Zustand chronischer subklinischer Entzündung, beeinträchtigt sind, was zu einer verminderten Immunosurveillance in verschiedenen Krebsmodellen führt. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen konnte ein signifikanter Rückgang der Anzahl und Funktion von NK-Zellen bei adipösen KC-Mäusen nachgewiesen werden.

In diesem Projekt werden wir die Bedeutung von NK-Zellen in der frühen entzündungsinduzierten Pankreaskarzinogenese entschlüsseln, indem wir ihre Wirkungen sowohl auf präinvasive Zellen als auch auf andere Komponenten des Tumormikromilieus einschließlich des endokrinen Anteils charakterisieren. Darüber hinaus werden wir pharmakologische Modulationsmöglichkeiten von NK-Zellen während der frühen Karzinogenese untersuchen. Wir werden dafür ein breites Spektrum an histologischen, molekularbiologischen und immunologischen Forschungsmethoden einsetzen.

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Studentin: Xiangmeng Kong

Das Hauptthema des B2-Projekts ist die Untersuchung des Einflusses von Natürlichen Killerzellen (NK) auf die frühe entzündungsbedingten Karzinogenede des PDAC durch die Entschlüsselung der Interaktion von NK-Zellen sowohl mit präinvasiven Zellen als auch mit anderen Komponenten der Tumormikroumgebung einschließlich des endokrinen Kompartiments. Zur Untersuchung eines frühen, präkanzerösen Stadiums des duktalen Adenokarzinoms der Bauchspeicheldrüse (PDAC) wird das KC-Mausmodell verwendet. Primäre NK-Zellen werden hinsichtlich ihrer Anzahl, Verteilung und Funktion in verschiedenen Kompartimenten (Pankreas, Blut, Milz) analysiert. Verschiedene Zeitpunkte der Tumorprogression werden untersucht, und parallel dazu werden Blutproben analysiert, um Veränderungen in den peripheren NK-Zellen aufzudecken. Zusätzlich zu den in vivo Studien werden auch in vitro Studien durchgeführt. Zu diesem Zweck werden verschiedene PDAC-Zelllinien, endokrine Zelllinien sowie NK-Zelllinien verwendet, um Co-Kulturen, molekulare und funktionelle Assays durchzuführen. Das Fortschreiten des PDAC sowie die Inzidenz, die Prognose und das Therapieergebnis sind stark geschlechtsabhängig. Daher wird im Rahmen dieses Projekts ein besonderes Augenmerk auf den Einfluss des Geschlechts gelegt. Zu diesem Zweck werden die NK-Zellfunktionen und die Tumorprogression zwischen Männern und Frauen verglichen.

Projektleitung: Prof. Dr. Jörg Kleeff, Dr. Markus Glaß

1. Generation (April 2022 - April 2025):

PhD-Studentin: Nupur Ohri

Verschiedene Studien haben gezeigt, dass neben dem onkogenen K-Ras molekulare Komponenten wie TGF-α (transforming growth factor α), der EGF-Rezeptor (epidermal growth factor), der PI3K-Signalweg u.a. von Bedeutung für die ADM-Bildung sind und dass der Raf/MEK/ERK-Signalweg wesentlich für die frühe ADM/PanIN-Bildung ist. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Aktivierung dieser Signalwege in Epithelzellen während der Tumorentstehung und -progression durch parakrine Faktoren aus stromalen Fibroblasten, einschließlich pankreatischer Sternzellen (pancreatic stellate cells, PSC), gefördert wird.

Die genaue Rolle der Stromareaktion und inbesondere der PSCs, die um frühe präneoplastische Läsionen beobachtet werden, ist derzeit jedoch nicht bekannt. Wir wollen in diesem Projekt PSCs identifizieren und ihre Bedeutung für die frühe Pankreaskarzinogenese charakterisieren. Wir werden dafür drei unterschiedlichen Modelle der entzündungsbedingten Pankreaskarzinogenese analysieren und relevante Gene sowohl in vitro als auch in vivo funktionell charakterisieren.  

2. Generation (April 2025 - April 2028):

PhD-Studentin: Mira Pasemann

In der frühen Pankreaskarzinogenese aktivieren entzündungsfördernde Signale nicht nur Fibroblasten und induzieren die Produktion extrazellulärer Matrix (ECM), sondern führen auch zu einer Umprogrammierung von Fibroblasten in tumorfördernde CAF-Subtypen. Diese CAF-Subtypen tragen wesentlich zum Wachstum prämaligner Zellen und zur Etablierung einer immunsuppressiven Tumormikroumgebung bei, zum Teil durch Rekrutierung immunsuppressiver Immunzellen. In ersten Analysen wurde Angptl4 als ein Gen identifiziert, das in CAFs während der frühen Karzinogenese konsistent hochreguliert wird, wobei die Expression in Antigen-präsentierenden CAFs (apCAFs) höher ist als in entzündlichen CAFs (iCAFs). Die Rolle von Angptl4 und anderen Faktoren bei der Plastizität von CAFs und ihrer Differenzierung in tumorfördernde Subtypen bleibt jedoch unklar.

Dieses Projekt zielt darauf ab, Schlüsselgene in CAFs zu identifizieren und ihre funktionelle Rolle zu analysieren, um stratifizierte Targeting-Strategien zu entwickeln. Mithilfe von genetischen Veränderungen mittels CRISPR, 3D-Organoidmodellen und Einzelzell-RNA-Sequenzierung werden wir die Transdifferenzierung von CAFs und ihre Interaktionen mit PanIN-Pankreaszellen untersuchen. Schließlich werden wir gezielte Inhibitoren testen, um festzustellen, ob eine selektive Modulation von CAF-Subtypen das Tumorwachstum und die Progression unterdrücken kann, was ein Potenzial für therapeutische Eingriffe bietet.

Projektleitung: apl. Prof. Dr. Lutz Müller

1. Generation (April 2022 - März 2025)

PhD-Studentin: Tina Seidel

Das Stroma des Pankreas, bestehend aus heterogenen Zelltypen wie PSCs, Fibroblasten und Immunzellen, trägt zur PDAC-Karzinogenese bei, indem des immunmodulatorische Zytokine wie IL-6 und die extrazelluläre Matrix (EZM) bereitstellt. Auch wenn für unterschiedliche Stromazellen verschiedene Rollen bei vollständig transformiertem PDAC nachgewiesen wurden, ist die spezifische Rolle bestimmter Stromazell-Subpopulationen in der Pankreaskarzinogenese nach wie vor ungeklärt.

Neue Studien legen nahe, dass Subpopulationen von pankreatischen Stromazellen ähnliche Eigenschaften wie mesenchymale Stromazellen (MSC) besitzen. Unsere Arbeitsgruppe u.a. haben gezeigt, dass MSCs ein seltener, aber ubiquitärer Zelltyp sind, der immunmodulatorische Eigenschaften besitzt und das maligne Wachstum fördern kann. In diesem Projekt wollen wir native MSCs des Pankreas in den Stadien der Pankreaskarzinogenese charakterisieren und MSC-spezifische immunmodulatorische Eigenschaften definieren, die zur entzündungsinduzierten Entwicklung von PDAC beitragen.

2. Generation (April 2025 - März 2028)

PhD-Student: Amirhossein Nafari

Die Biologie des duktalen Adenokarzinoms der Bauchspeicheldrüse (PDAC) ist durch einen starken Einfluss von karzinom-assoziierten Fibroblasten (CAF) gekennzeichnet. Mesenchymale Stromazellen (MSC) stellen eine seltene, aber allgegenwärtige, unreife und immunmodulatorische Stromazellpopulation dar. Daten aus der ersten Projektphase zeigen das differenzierte Vorkommen, die transkriptomische Signatur und die funktionellen Eigenschaften von MSC-ähnlichen Zellen in verschiedenen Stadien des frühen PDAC. Weitere Arbeiten unserer Gruppe zeigen, dass sich MSCs unter der Kontrolle von TGF-β/MRTF-Signalen zu CAF differenzieren.

Wir stellen die Hypothese auf, dass sich MSC-ähnliche Zellen im Pankreas bei entzündungsbedingtem PDAC durch Signale aus der entzündlichen Mikroumgebung in CAF differenzieren und dass diese Differenzierung durch TGF-β/MRTF gesteuert wird. Das Projekt zielt darauf ab, die Signale zu identifizieren, die diese Differenzierung und ihre Auswirkungen auf die Karzinogenese steuern.

Untersuchen werden wir insbesondere die Interaktion von MSC/Stromazellen mit Immun- und (prä-)krebsartigen Epithelzellen (murine KC-/KC-Cpa1-Modelle; humane PDAC-Zelllinien) mit verschiedenen in vitro und in vivo Systemen (3D-Kokultur, Organoide, Allo-/Xenografts). In diesen Systemen werden wir die Interaktion, die differentielle Genexpression (einschließlich Einzelzell-RNAseq) und die Zytokinfreisetzung analysieren, die die Differenzierung von MSCs und Stromazellen bei Entzündungssignalen vorantreiben. Durch Anwendung von CRISPR/Cas-Screening werden wir relevante Regulatoren der CAF-Differenzierung definieren. Die Rolle der identifizierten Zielgene wird durch Loss-/Gain-of-Function-Ansätze und ein transgenes Mäusemodell validiert. Schließlich werden wir die Relevanz der identifizierten Signal- und Differenzierungsfaktoren im Biomaterial von Patienten mit Pankreatitis und PanIn-Läsionen mittels scRNAseq validieren. 

Das Projekt wird wesentlich zu einem besseren Verständnis der PDAC-Karzinogenese beitragen und neue Angriffspunkte für therapeutische Interventionen definieren. Es wird in enger Zusammenarbeit mit den anderen Gruppen des Forschungskonsortiums sowie mit Kerneinrichtungen an der UMH/MLU durchgeführt.

Projektleitung: Prof. Dr. Monika Hämmerle

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Studentin: Juliane Blümke

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Studentin: Aria Rajabi

Thrombozytose ist ein häufiges Symptom bei Patienten mit soliden malignen Erkrankungen, insbesondere bei Patienten mit gastrointestinalen und gynäkologischen Krebserkrankungen (Levin und Conley, 1964). Daher wurde vorgeschlagen, die Thrombozytenzahl als Biomarker für Krebs zu verwenden (Bailey et al., 2016). Interessanterweise haben Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs ein hohes Risiko, schwere thromboembolische Komplikationen zu entwickeln, und umgekehrt besteht ein sechsfach höheres relatives Risiko für die spätere Diagnose eines okkulten Pankreaskarzinoms nach dem Auftreten eines thromboembolischen Ereignisses (Iodice et al., 2008). Wir haben bereits gezeigt, dass Thrombozyten nicht nur Bystander sind, sondern aktive Akteure in mehreren Schritten der Tumorgenese (Haemmerle et al., 2018). Thrombozyten erhöhen signifikant das Primärtumorwachstum (Haemmerle et al., 2016), die Anoikis-Resistenz zirkulierender Tumorzellen und die Metastasenbildung (Haemmerle et al., 2017; Ernesti et al., 2024) und tragen zur Therapieresistenz bei (Haemmerle et al., 2016; Bottsford-Miller et al., 2015). 

Darüber hinaus sezernieren Thrombozyten eine Vielzahl von Wachstumsfaktoren, Zytokinen und Chemokinen und können dadurch die Funktion sowie die Infiltration von Immunzellen in Gewebe beeinflussen. Insbesondere Thrombozyten sind eine reichhaltige Quelle von TGF-β, da sie 40- bis 100-mal mehr TGF-β als andere Zellen enthalten und dieses immunmodulatorische Zytokin nach der Thrombozytenaktivierung rasch freisetzen (Assoian et al., 1983; Ahamed et al., 2008). Die Hemmung von aus Thrombozyten gewonnenem TGF-β reduzierte die Proliferation und IFN-γ-Produktion von T-Zellen in vitro und verbesserte die Wirksamkeit des adoptiven T-Zell-Transfers in vivo (Rachidi et al., 2017). Darüber hinaus kann TGF-β die Makrophagenpolarisierung in Richtung eines M2-Phänotyps regulieren, was vermutlich das Tumorwachstum fördert (Gratchev, 2017).

In diesem Projekt werden wir die Bedeutung von Thrombozyten für die Infiltration und Funktion von Immunzellen mit besonderem Fokus auf Makrophagen mit Hilfe von Co-Kultur-Experimenten, Durchflusszytometrie und molekularbiologischen Techniken analysieren. Darüber hinaus werden wir die quantitative und qualitative Zusammensetzung der Immunmikroumgebung des Pankreas in Abhängigkeit von der Anzahl der Blutplättchen sowie von plättchenspezifischem TGF-β mit Hilfe von multispektraler Bildgebung sowohl in Krebs- als auch in Pankreatitis-Modellen in vivo und ex vivo analysieren.

Projektleitung: Dr. Nadine Bley

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Studentin: Hend Elrewany

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Studentin: Julia Urbainski

Beim duktalen Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (PDAC) spielt die Rezeptor-Tyrosinkinase c-Met eine entscheidende Rolle bei der Tumorprogression und Metastasierung. Nach Bindung an seinen Liganden, den Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF), aktiviert c-Met Signalkaskaden, die die Vermehrung, das Überleben, die Invasion und die Angiogenese von Krebszellen steuern. Eine Überexpression und abnorme Aktivierung von c-Met wird bei PDAC beobachtet, was mit aggressivem Tumorverhalten, schlechter Prognose und Therapieresistenz einhergeht. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass c-Met in Verbindung mit dem RNA-bindenden Protein IGF2BP2 auch die Umgehung des Immunsystems erleichtert, obwohl die zugrunde liegenden Mechanismen noch unklar sind. 

Dieses Projekt zielt darauf ab: 

(i) herauszufinden, wie die c-Met- und IGF2BP2-Expression während der PDAC-Entwicklung hochreguliert wird; 

(ii) aufzuklären, wie c-Met und IGF2BP2 die T-Zell-Aktivierung unterdrücken und die T-Zell-vermittelte Tumorzellabtötung beeinträchtigen; 

(iii) zu bewerten, ob c-Met- und/oder IGF2BP2-Inhibitoren die Immunantwort verstärken und möglicherweise mit Immun-Checkpoint-Therapien synergieren können.

Projektleitung: Prof. Dr. Andrea Sinz, Dr. Stefanie Göllner

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Student: Florian Wolfgang Otto

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Student: Florian Wolfgang Otto

Projektleitung: Prof. Dr. Stefan Hüttelmaier

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Student: Khursheed Ul Islam Mir

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Student: Robin Rolnik

Die mehr als 1500 RNA-bindenden Proteine (RBPs), die beim Menschen vorkommen, sind wichtige Regulatoren der Genexpression bei bösartigen Erkrankungen, einschließlich Bauchspeicheldrüsenkrebs (PDAC). Wichtige Beispiele für pro-onkogene RBPs mit therapeutischem Zielpotenzial und validierter onkogener Rolle bei Bauchspeicheldrüsenkrebs sind IGF2BPs (IGF2-mRNA-bindende Proteine). Studien in der ersten Förderperiode dieses Graduiertenkollegs bestätigten, dass IGF2BPs eine wesentliche Rolle bei der frühen und späten Progression von PDAC spielen. In der Fortsetzung wird sich Projekt C2 mit Projekt B6 zusammenschließen, um die Rolle von Mitgliedern der IGF2BP-Familie bei der PDAC-Initiierung (IGF2BP2), der metabolischen Reprogrammierung und der Hypoxie-Reaktion (IGF2BP3) zu entschlüsseln und ihren Einfluss auf die Proliferation, Invasion und Metastasierung (IGF2BP1) bei KRAS-getriebenem PDAC zu verstehen. Die Untersuchungen werden zelluläre Analysen in etablierten 3D-Zellmodellen neben Organoiden aus murinen PDAC-Modellen sowie transgenen Mäusen umfassen, die die konditionale transgene Expression aller drei menschlichen IGF2BPs ermöglichen. Mit dem Ziel, die Erkenntnisse aus dem Mausmodell auf den Menschen zu übertragen, wird C2 Untersuchungen an menschlichen PDAC-Organoiden durchführen, wobei CRISPR-Technologien und kleine Molekül-Inhibitoren von IGF2BPs eingesetzt werden.

Projektleitung: Prof. Dr. Tony Gutschner

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Student: Pit Preckwinkel

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Studentin: Mobina Kiani

Der Signalweg von TGF-ß reguliert mehrere zelluläre Funktionen, darunter Zellwachstum, Differenzierung, Adhäsion, Migration und Zelltod, auf kontextabhängige und zelltypspezifische Weise. In frühen Stadien des PDAC zeigt TGF-β eine starke wachstumshemmende Wirkung, indem es die Apoptose fördert und den Zellzyklus hemmt. Obwohl TGF-β in Epithelzellen eine starke tumorsuppressive Wirkung hat, beschleunigt es die Tumorentstehung im Pankreas, indem es die epitheliale-mesenchymale Transition (EMT), die Fibrose und die Umgehung des zytotoxischen Immunüberwachungsprogramms fördert. Derzeit laufen mehrere Forschungsprojekte, um die Dualität des TGF-ß-Wegs zu verstehen, und wir haben zusammen mit unseren Kollegen des GRK 2751 kürzlich neue Regulatoren dieses Weges identifiziert (Dorn et al., 2020; Wedler et al., 2024; Rosemann et al., 2024). In diesem Projekt werden wir die Rolle von nicht-kodierenden RNAs (ncRNAs) als Ziele und nachgeschaltete Vermittler von TGF-ß-Signaleffekten untersuchen. Wir werden uns zunächst auf das Kompartiment der Epithelzellen konzentrieren und das TGF-ß-regulierte Transkriptom der Zellen kartieren. Differenziell regulierte ncRNAs werden weiter untersucht und ihr Beitrag zu den TGF-ß-Signalergebnissen wird auf molekularer Ebene charakterisiert. Insgesamt zielt unsere Studie darauf ab, unser Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen zu erweitern, die die pleiotrope Rolle von TGF-ß bei PDAC vermitteln.

Projektleitung: Jun.-Prof. Dr. Michael Böttcher

1. Generation (April 2022 - März 2025):

PhD-Student: Erik Haußner

2. Generation (April 2025 - März 2028):

PhD-Studentin: Shayan Khalili Alashti

Projekt C4 zielt darauf ab, die wichtigsten genetischen Regulatoren des NF-κB-Signalwegs im Zusammenhang mit der Pankreaskarzinogenese durch umfassende CRISPR-Cas9-Loss-of-Function-Screens aufzuklären. Angesichts der entscheidenden Rolle von NF-κB bei Entzündungen, Tumorentstehung und -progression könnte das Verständnis seines regulatorischen Netzwerks neue therapeutische Ziele aufzeigen. Mit Hilfe einer genomweiten CRISPR-Bibliothek werden wir systematisch Gene in Zellmodellen des PDAC unterbrechen und Veränderungen in der Aktivität des NF-κB-Signalwegs mit Hilfe von Reporter-Assays und der Expression nachgeschalteter Zielgene bewerten. Die Treffer aus dem Screening werden einer sekundären Validierung und mechanistischen Studien unterzogen, um ihre Rolle bei der NF-κB-Modulation zu bestätigen. Durch die Identifizierung neuartiger Modulatoren dieses Signalwegs soll das Projekt Einblicke in die molekularen Triebkräfte des Pankreaskarzinoms liefern und potenzielle Ziele für pharmakologische Interventionen aufdecken. Letztlich könnten diese Erkenntnisse zur Entwicklung von Therapien beitragen, die auf den NF-κB-Stoffwechselweg abzielen und neue Wege zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse für Patienten mit dieser hochaggressiven Krebsart eröffnen.