Eine zielgenaue Diagnose und Behandlung von Krebs sowie eine personalisiert ständig angepasste Therapie verbessern die Behandlungserfolge und die Heilungschancen bei Krebserkrankten. Sowohl an diagnostischen als auch an therapeutischen Verfahren wird unter Hochdruck geforscht, sie werden weiterentwickelt und verbessert. Am Forschungscampus STIMULATE werden Forschungsansätze für eine optimale und ganzheitliche Krebsbehandlung verfolgt. Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Frau Prof. Dr. Borna Relja setzt bei STIMULATE einen Schwerpunkt auf die interdisziplinäre Entwicklung von Immunoprofiling zur Diagnose- und Prognoseverbesserung sowie Therapieoptimierung bei Krebserkrankten, die minimal-invasive bildgeführte Therapien erhalten.
Erste Erfolge konnte das Forschungsteam im STIMULATE Teilprojekt-Immunoprofiling bei dringend benötigten Biomarkern für die Behandlung des cholangiozellulärem Karzinoms erzielen. Diese Krebsart kommt weltweit vermehrt vor und wird in den meisten Fällen erst im inoperablen Stadium diagnostiziert. Das interdisziplinäre Team unter Projektleitung von Dr. Florian Haag und cand. PhD Severin Gylstorff untersuchte Blutproben von 47 Patient:innen vor und nach den Behandlungen mit selektiver interner Strahlentherapie (SIRT) und verglich diese mit 12 Blutproben gesunder Proband:innen. Die in den Blutproben mittels Durchflusszytometrie analysierten extrazellulären Vesikel, welche Zellen natürlicherweise abgeben, wiesen bei erkrankten Personen vor und nach Therapie signifikante Unterschiede im Vergleich zu gesunden Menschen auf. Durch die SIRT ausgelöste Effekte deuten auf ein komplexes Signalnetzwerk an extrazellulären Vesikeln für die Immunantwort gegen den Tumor hin. Die Forschungsergebnisse können zu neuen diagnostischen und therapeutischen Verfahren mit der Anwendung von extrazellulären Vesikeln führen.
Zu dieser Publikation trugen auch Forschungsergebnisse von Frau Anjana Manikkam im Rahmen ihrer Masterarbeit des Studienganges Medical Systems Engineering bei. Wir gratulieren herzlich zu dieser Publikation im angesehenen Fachjournal Journal Cells. Hier geht’s zur Publikation.
Eine weitere Publikation konnte die Forschungsgruppe in Zusammenarbeit mit der Universität Düsseldorf, dem Boltzmann Institute for Traumatology in Wien, der Semmelweis Universität Budapest sowie der Klinik Herz- und Thoraxchirurgie und Core Facility Tissue Engineering Magdeburg im renommierten Fachjournal Frontiers of Immunology platzieren. Für eine verbesserte Therapie von Gewebeverletzungen, insbesondere im Fall von Lungenerkrankungen, wurden mehrere in-vitro und in-vivo-Modelle sowie wissenschaftliche Arbeiten zusammengefasst und in einem Review beschrieben. Solche Gewebeverletzungen treten auch im Zusammenhang mit Krebserkrankungen sowie deren Behandlung auf. Die beschriebenen Modelle umfassten 2D-Mono- und 3D-Modelle mit Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche, Stammzell- und 3D-Bioprinting-Modelle, Lunge-auf-Chip-Modelle, präzisionsgeschnittene Lungenscheiben sowie Lungenorganoide. Insgesamt konnten eine Übersicht und Bewertung aktueller Studien der Zell-zu-Matrix, Zell-zu-Zell-Interaktionen sowie der Rolle von exogenen und körpereigenen entzündlichen oder mit Gefahren verbundenen Molekülen in der Lunge sowie Schädigungs- und Reparaturmechanismen aufgezeigt werden. Perspektivisch wird so eine wertvolle Plattform für die Zusammenarbeit geschaffen, um neue in-vitro-Modelle und Therapeutika zur Behandlung von Krebs sowie traumatischen, entzündlichen und akuten Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dies ist ein weiterer thematischer Schwerpunkt der Forschungsgruppe Immunoprofiling in Kooperation mit Frau Prof. Walles und der Core Facility Tissue Engineering. Hier geht’s zur Publikation.
Darüber hinaus konnte das interdisziplinäre Team in zwei Publikationen dringend gesuchte Biomarker für die Optimierung des Therapiemanagements und der Patientenbehandlung entschlüsseln. Die bestrahlungsbasierte interstitielle Brachytherapie mit hoher Dosisleistung (iBT) von Lebermetastasen birgt das Risiko, eine fokale strahleninduzierte Leberschädigung (fRILI) zu entwickeln. In beiden Publikationen untersuchte das interdisziplinäre Team um Kliniker:innen und Wissenschaftler:innen Lebertumore sowohl mittels Magnetresonanztomographie als auch anhand von Blutproben von Patient:innen, die eine iBT erhalten hatten. Dabei zeigte sich, dass Tumorvolumen und Schwellendosis des Bestrahlungsschadens sowie systemische Entzündungsmarker und Wachstumsfaktoren korrelieren.
In der ersten Studie, publiziert in Cancer Research and Clinical Oncology, zeigte das Team, dass das Tumorvolumen und die Schwellendosis des Bestrahlungsschadens positiv mit MCP-1 und VEGF bzw. NGF und CX3CL korrelierten. Hier geht’s zur Publikation. In der zweiten Studie zeigte das Team, dass der Botenstoff TNF-α sowohl mit dem Tumorvolumen als auch mit der strahleninduzierten Leberschädigung korrelierte und somit einen weiteren vielversprechenden Biomarker für fokale strahleninduzierte Leberschäden darstellt. Die wissenschaftliche Arbeit wurde vom Fachjournal In Vivo für eine zeitnahe Veröffentlichung unter dem Titel „TNF-alpha indicates radiation-induced liver injury after interstitial high dose rate brachytherapy“ akzeptiert. Somit könnten die Untersuchungen der biologischen Mediatoren in Blutproben von Tumorpatienten ein geeignetes Instrument zur Vorhersage von gefährlichen Entzündungsreaktionen nach interstitieller Hochdosis-Brachytherapie von Lebermetastasen darstellen.
Die herausragenden Forschungsarbeiten des in der zweiten Förderphase des Forschungscampus STIMULATE gestarteten Querschnittsthemas Immunoprofiling sind für den gesamten Forschungscampus von großer inhaltlicher und struktureller Bedeutung. Zu den Publikationen in den renommierten Fachjournalen beglückwünschen wir das Team herzlich und wünschen weiterhin gutes Gelingen für neue Erkenntnisse, die durch die enge Zusammenarbeit mit Kliniken ihren Weg dorthin finden, wo sie gebraucht werden.
(August 2022)
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Significant progress in Immunoprofiling of cancers
Precise diagnosis and treatment of cancer, as well as personalized, continuously adapted therapy, improve the success of treatment and the chances of recovery for cancer patients. Research for diagnostic and therapeutic procedures is highly important and on a strong demand they are being further developed and improved. At the Research Campus STIMULATE, research approaches for optimal and holistic cancer treatment are being pursued. At STIMULATE, the research group headed by Prof. Dr. Borna Relja focuses on the interdisciplinary development of Immunoprofiling for diagnosis, prognosis improvement as well as therapy optimization in cancer patients receiving minimally invasive image-guided therapies.
The research team in the STIMULATE subproject Immunoprofiling has achieved initial success with urgently needed biomarkers for the treatment of cholangiocellular carcinoma. This type of cancer is on the rise worldwide and in most cases is only diagnosed in the inoperable stage. The interdisciplinary team led by Dr. Florian Haag and cand. PhD Severin Gylstorff examined blood samples from 47 patients before and after selective internal radiation therapy (SIRT) treatments and compared them with 12 blood samples from healthy volunteers. Extracellular vesicles, which cells naturally release, analyzed in the blood samples by flow cytometry showed significant differences in diseased subjects before and after therapy compared with healthy volunteers. Effects triggered by SIRT suggest a complex signaling network of extracellular vesicles for the immune response against the tumor. The research results may lead to new diagnostic and therapeutic procedures with the application of extracellular vesicles.
Research results of Ms. Anjana Manikkam within her master thesis Medical Systems Engineering also contributed to this publication. Congratulations for this publication in the prestigious Journal Cells. Click here for the publication.
The research group in cooperation with the University of Düsseldorf, the Boltzmann Institute for Traumatology in Vienna, the Semmelweis University Budapest as well as the Clinic for Cardiac and Thoracic Surgery, and Core Facility Tissue Engineering Magdeburg was able to place another publication in the renowned journal Frontiers of Immunology. For an improved therapy of tissue injuries, especially in the case of lung diseases, several in vitro and in vivo models as well as scientific papers were summarized and described in a review. Such tissue injury also occurs in the context of cancer as well as its treatment. The models described included: 2D mono and 3D air-fluid interface models, stem cell and 3D bioprinting models, lung-on-chip models, precision-cut lung slices, and lung organoids. Overall, a review and assessment of current studies of cell-to-matrix, cell-to-cell interactions, and the role of exogenous and endogenous inflammatory or hazard-associated molecules in the lung, as well as damage and repair mechanisms, were highlighted. In perspective, this will provide a valuable platform for collaboration to develop new in vitro models and therapeutics for the treatment of cancer, traumatic, inflammatory and acute lung diseases; another thematic focus of the Immunoprofiling research group in cooperation with Prof. Walles and the Core Facility Tissue Engineering. Click here for the publication.
In addition, the interdisciplinary team was able to decipher urgently sought biomarkers for the optimization of therapy management and patient treatment in two publications. Radiation-based high dose rate interstitial brachytherapy (iBT) of liver metastases carries the risk of developing focal radiation-induced liver injury (fRILI).
In both publications, the interdisciplinary team of clinicians and scientists studied liver tumors using both magnetic resonance imaging and blood samples from patients who had received iBT. They found that tumor volume and threshold dose of radiation damage, as well as systemic inflammatory markers and growth factors, correlated. In the first study, published in Cancer Research and Clinical Oncology, the team showed that tumor volume and threshold dose of radiation damage correlated positively with signaling molecules MCP-1 and VEGF, or NGF and CX3CL. Click here to read the publication. In the second study, the team showed that the TNF-α correlated with both tumor volume and radiation-induced liver injury, providing another promising biomarker for focal radiation-induced liver injury. The scientific paper is accepted by the journal In Vivo for prompt publication under the title "TNF-alpha indicates radiation-induced liver injury after interstitial high dose rate brachytherapy. Thus, the studies of biological mediators in blood samples of tumor patients could be a suitable tool for predicting dangerous inflammatory responses after high-dose interstitial brachytherapy of liver metastases.
The outstanding research work of the cross-sectional topic Immunoprofiling, which was started in the second funding phase of the Research Campus STIMULATE, is of great importance for the entire research campus in terms of content and structure. We warmly congratulate the team on the publications in the renowned journals and wish continued success for new findings, which will find their way to where they are needed through the close collaboration with clinics.
(August 2022)
Eröffnung
