Translationale Forschungseinheiten

Im WTZ sind fünf translationale Forschungseinheiten - translational research units, TRU - aktiv.
Für detailliertere Informationen klicken Sie bitte auf die einzelne TRU.

TRU1: Molekulare Profile

TRU2: Tumor-Bildgebung

TRU3: Innovative Bestrahlungstechniken

TRU4: Krebsprävention und Prädisposition

TRU5: Metastasierung

TRU1: Molekulare Profile

Koordinatoren: PD Dr. J. Dürig, Dr. A. Schramm

Die Aufgabe der Molekularen Medizin besteht darin, Gene zu ermitteln, die für die Krebsentstehung verantwortlich sind, sowie deren Produkte und Signalketten den vielfältigen zellulären Prozessen zuzuordnen. Die so gewonnenen Erkenntnisse bilden die Voraussetzung und Grundlage zur Entwicklung zukünftiger rationaler Krebstherapien. Die rasche Entwicklung der Molekularen Medizin hat uns ein ganzes Arsenal von neuen Handwerkszeugen an die Hand gegeben und in den letzten Jahren einen grundlegenden Wandel der klinischen Medizin angestoßen. Vor allem aus modernen Hochdurchsatzuntersuchungen von Tumormaterial, Blutproben und Zellkulturmodellen ließen sich neue Erkenntnisse gewinnen, die in jüngster Zeit zu einer Reihe von wirksamen Strategien führten. Die Zahl von Krankheiten, deren Ursache molekulargenetisch definiert werden kann, nimmt ständig zu. Durch DNA-Analyse wichtiger Krebsgene, den Onkogenen, können tumorgefährdete Patienten zum Teil bereits zuverlässig diagnostiziert und vorsorglich behandelt werden.

Die Forschungseinheit Molekulare Profile koordiniert am Westdeutschen Tumorzentrum (WTZ) sämtliche Hochdurchsatz-Expressionsanalysen (=molecular profiling) auf DNA-, RNA und microRNA-Ebene. Untersucht werden neben Tumormaterial und Blutproben auch Zellkulturmodelle verschiedener Tumorarten. Technisch werden die Array-basierten Untersuchungen im zentralen BioChip Labor durchgeführt und in enger Kooperation mit dem Institut für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie sowie mit dem Institut für Bioinformatik am ZMB bioinformatisch ausgewertet.

Ziele der molekularen Analysen sind eine verbesserte Diagnostik und Prognosevorhersage der untersuchten Tumorarten, sowie die Identifikation neuer Zielmoleküle für die Entwicklung viel versprechender so genannter -molekular gezielter- Medikamente.

TRU2: Tumor-Bildgebung

Koordinatoren: Prof. Dr. M. Forsting, Prof. Dr. A. Bockisch

In dieser Forschungseinheit werden innovative Verfahren der Tumorbildgebung entwickelt, in ihrer Anwendung evaluiert und kontinuierlich weiter verbessert. Gerade bei Krebs ist eine frühzeitige Diagnose lebenswichtig.

Während herkömmliche bildgebende Verfahren den Krebs erst erkennen, wenn bereits ein Tumor entstanden ist, lassen sich mithilfe molekularer Bildgebung schon die Vorboten der Krankheit aufspüren. So wird die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die Krebszellen an ihrem gesteigerten Stoffwechsel erkennt, am WTZ längst täglich angewendet. Andere viel versprechende Methoden wie der klinische Einsatz eines 7 Tesla MRT werden momentan intensiv erforscht. Nicht nur für die Früherkennung eröffnet die molekulare Bildgebung neue Dimensionen. Sie ermöglicht zudem eine präzisere Einschätzung des Krankheitsverlaufes und eine individuelle Anpassung der Therapie. Für viele Krebspatienten erhöhen sich damit auch die Heilungschancen.

TRU3: Innovative Bestrahlungstechniken

Koordinatoren: Prof. Dr. M. Stuschke, Prof. Dr. W. Sauerwein

Die Strahlentherapie ist nach der Chirurgie neben der Chemotherapie die erfolgreichste und häufigste  Behandlungsform bei Krebserkrankungen. Über 40 Prozent aller Patienten mit bösartigen Tumoren werden heute bereits mit Strahlen behandelt. Die zentrale Aufgabe dieser translationalen Forschungseinheit ist es, mit präklinischen Studien und Therapiestudien der Phasen I, II und III die Sicherheit und Zuverlässigkeit neu entwickelter strahlentherapeutischer Behandlungsverfahren zu prüfen. Viel versprechende neue Wege der Behandlung konzentrieren sich auf die Etablierung und Evaluation einer innovativen Präzisionsstrahlentherapie im integrierten Westdeutschen Protonentherapiezentrum. Diese spezielle Form der Protonenstrahlung kann nur an wenigen Orten in der Welt erzeugt werden, da hierfür eine technisch extrem aufwendige Anlage, das Cyclotron, benötigt wird. Am Westdeutschen Protonentherapiezentrum Essen (WPE) wird Ende 2009 im Ballungsraum Rhein-Ruhr erstmalig eine Protonentherapie möglich werden. Es handelt sich dabei um eine moderne, präzise und äußerst schonende Form der Strahlentherapie mit den geladenen Kernen des Wasserstoffatoms. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass diese Art von Strahlen wesentlich präziser auf ein umgrenztes Zielvolumen gerichtet werden kann. Je nach benötigter Eindringtiefe werden die Teilchen auf die benötigte Energie "beschleunigt", erreichen dann das berechnete Ziel, verlieren hier ihre restliche Energie und führen punktgenau zur höchsten Strahlendosis am gewünschten Ort. Das Gewebe seitlich und hinter dem Tumor wird somit weitgehend geschont. Im Vergleich zur bisherigen Form der Strahlentherapie wird so mit der Protonentherapie eine Dosiserhöhung im Tumor möglich, ohne das Normalgewebe vermehrt zu belasten.

Für zahlreiche solide Tumoren lassen die besondere Charakteristik der Protonenstrahlung und die bisherigen Erfahrungen vorteilhafte Therapieergebnisse erwarten. So stellt beispielsweise die Protonenbehandlung von Chordomen und Chondrosarkomen der Schädelbasis oder von Aderhaut- und Irismelanomen eine anerkannte Therapieform dar. Weitere mögliche Indikationen sind Tumoren des Brustkorbs, des Bauchraums und des Beckens ebenso wie intrakranielle Tumoren und Tumoren der Extremitäten. In der Regel werden die Behandlungen im Rahmen von Therapiestudien erfolgen, um eine wissenschaftliche Auswertung und optimale klinische Betreuung zu gewährleisten. Für Tumoren im Kindesalter wird die Protonentherapie in bewährte Behandlungsprotokolle integriert.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt dieser Einheit ist die innovative Bor-Neutroneneinfangtherapie. Sie wird von der Klinik für Strahlentherapie in den Medizinischen Einrichtungen des UK Essen am Hoch-Fluß-Forschungsreaktor in Petten/Niederlande durchgeführt. Das Forschungsvorhaben läuft als klinische Phase I Studie zur Behandlung von Glioblastoma multiforme finanziert von der Europäischen Gemeinschaft im Rahmen des BIOMEDII-Programms. 

Der Klinik für Strahlentherapie und der TRU3 steht zur Erfüllung ihrer Aufgaben eine hoch moderne Ausrüstung zur Verfügung:

• drei Linearbeschleuniger unterschiedlicher Energien für die Konformations-Strahlenbehandlung mit Photonen und Elektronen
• ein Linearbeschleuniger und ein Afterloading-Gerät für die intraoperative Strahlenbehandlung in enger Zusammenarbeit mit den operativen Kliniken
• Stereotaktische Strahlentherapie (Hirntumoren, kleine extrazerebrale Tumoren)
• Afterloading-Geräte für die intrakavitäre und interstitielle Strahlentherapie
• Einrichtungen für dreidimensionale Bestrahlungsplanung
• Einrichtungen zur Ganzkörperbestrahlung
• Einrichtungen zur Augentumortherapie
• ein Zyklotron für die Strahlenbehandlung mit Neutronen
• ein Zyklotron mit drei Gantries für die Strahlenbehandlung mit Protonen

TRU4: Krebsprävention und Prädisposition

Koordinatoren: Prof. Dr. N. Scherbaum, Prof. Dr. W. Siffert

This program`s mission is to translate genetic and epidemiologic findings on risk factors into interventions that lead to reduced cancer risk and prevention of cancer morbidity and mortality. A program priority is collaboration among interdisciplinary researchers to identify and implement risk-reduction strategies. The scientific goals of TRU4 include developing, testing and disseminating interventions in three areas:

A) Cancer Predisposition, group leader W. Siffert

This program focuses on the development of risk assessment methods to predict individual susceptibility to cancer and recurrence. Investigations focus on genetic host factors that influence a person`s chances of developing cancer, determine that natural course of disease and a predictive of treatment responses. A major focus will be the detection and validation of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes whose products are involved in signal transduction mechanisms, cell proliferation, apoptosis and DNA repair, but also SNPs in genes encoding for drug transporters and drug metabolism. Molecular epidemiologic studies are currently being conducted in several WTZ laboratories to define the roles that SNPs may have in cancer susceptibility and disease progression, for instance in G-protein subunits. The program has close cooperations with the Epidemiology program in RCF2, the SNP program in TRU1, the DNA repair program in BRU4 and the tissue-bank in RCF1. Additional studies will be designed to identify factors that influence cancer patient survival and quality of life.

B) Cancer Prevention (developing),
group leaders K. H. Jöckel (epidemiology), A. Eggert (intervention programs)

This program will conduct epidemiologic research on nutrition, behavior and environmental factors. In addition to monitoring risk factors, the program will design and test custom-tailored prevention interventions to reduce cancer causing behaviors including smoking, sunlight exposure, inadequate nutrition, physical inactivity and energy imbalance. TRU4 will also conduct public education and outreach efforts; establish standards, policies, and procedures; collect and track data; and evaluate the effectiveness of the prevention activities.  

C) Primary and secondary cancer prevention by treatment of nicotine dependence (developing),
group leader N. Scherbaum

Nicotine dependence is a major factor in the etiology of serveral cancers. Accordingly, primary cancer prevention by treatment of nicotine dependence can have a major impact on cancer incidence. We hypothesize that relative of cancer patients are a promising target population for smoking cessation programs. Treatment of nicotine dependence might have an impact on the further course of the disease of patients diagnosed with early stage cancers. Reduction of nicotine use could improve treatment outcome and quality of life of cancer patients in general. To this end, we will establish a structured nicotine dependence treatment program targeting predefined populations of cancer patients and/or their relatives, which are being cared for at the WTZ. Scientific analysis of feasibility and outcome of this program will provide the basis for additional studies of primary and secondary cancer prevention programs.

This program is led by Prof. Scherbaum, head of the Dept. of Addictive Behaviour and Addiction Medicine, Rhine State Hospital, University Hospital of Essen as well as the head of the addiction research group at the Dept. of Psychiatry and Psychotherapy (Director: Prof. Dr. Jens Wiltfang). Supported by the German Ministry of Science (BMBF), Prof. Scherbaum developed and evaluated strategies to motivate alcohol- and opiate addicted patients to participate in nicotine-dependence treatment programs. 

TRU5: Zellmigration und Metastasierung

Koordinatoren: Prof. Dr. H. Rübben, Prof. Dr. E. Gulbins

Metastasis is one of the major problems of tumor treatment and very often determines the final outcome of the patient. Although metastasis is a central theme for tumor treatment, the molecular details of the metastatic process and tumor cell migration as well as appropriate clinic protocols for pathological analysis of lymph node metastases or their treatment are poorly defined. TRU6 aims to define the molecular mechanism of tumor cell migration and metastasis, to perform clinical studies to improve tumor therapy and to develop standards for the clinical significance and treatment of lymph mode metastases. 

Specific aims are:

1. Understanding molecular mechanisms of tumor cell migration.
2. Identifying molecular mechanisms of tumor cell invasion into tissue, lymph and blood vessels
3. Identifying mechanisms of lymphatic metastasis, including investigating the tumor cell-endothelium and tumor cell-lymph node interactions, investigating the adhesion molecules involved, genomic and proteomic analyses of metastasizing vs. non-metastasizing tumor cells.
4. Identifying mechanisms of hematogenous metastasis, including investigating the tumor cell-endothelium and the tumor cell-thrombocyte/leukocyte interactions, investigating mechanisms of adhesion and extravasation, genomic and proteomic analyses of metastasizing vs. non-metastasizing tumor cells.
5. Clinical studies on metastasis, including comparison of different diagnostic methods (PET-CT, CT, histology) to define their significance for outcome and studies to optimize tumor therapy.