Metabolischer Crosstalk bei Krebserkrankungen
- Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
Prof. Dr. Christiane Opitz
Metabolische Veränderungen können Krebsentstehung fördern. Ein Tryptophan-Stoffwechselweg kann den Dioxin-Rezeptor aktivieren, was Invasivität und Klonogenität von Hirntumorzellen steigert. Die genauen Signalwege sind unzureichend erforscht. Künftig sollen Tryptophan- und Nicotinamid-Stoffwechselwege untersucht, Biomarker identifiziert und Inhibitoren für u.a. relevante Enzyme entwickelt werden. Ziel ist ein besseres Verständnis dieser Stoffwechselwege zur gezielten Krebstherapie.
Unsere Forschung
Tryptophan-Metabolite aktivieren den Dioxin-Rezeptor, was zu einer Steigerung der Invasivität und Klonogenität von Hirntumorzellen und vermehrter Bildung von Hirntumoren führt. Obwohl die Rolle des Dioxin-Rezeptors in der Krebsbiologie gut etabliert ist, sind die durch den Dioxin-Rezeptor aktivierten Signalwege, die die Krebsentstehung fördern, unzureichend erforscht. Da bisher kein in der Krebsbiologie relevanter endogener Ligand des Dioxin-Rezeptors identifiziert wurde, sind insbesondere die Signalwege, die durch solch einen körpereigenen Liganden aktiviert werden, unbekannt. Da sich verschiedene Liganden des Dioxin-Rezeptors in ihrer biologischen Wirkung unterscheiden, ist davon auszugehen, dass Tryptophan-Metabolite andere Signalwege aktivieren als gut erforschte exogene Liganden wie Dioxin. Unsere Arbeit legt nahe, dass die Hemmung des Dioxin-Rezeptors ein neuer Ansatz für die Krebstherapie ist. Wir erwarten, dass das Verständnis der dem Dioxin-Rezeptor nachgeschalteten Tumor-fördernden Signalwege zur Identifizierung spezifischerer therapeutischer Ziele für die Tumorbehandlung führen wird.
In Zukunft möchten wir die Signalwege, die durch den Abbau von Tryptophan in Hirntumorzellen aktiviert werden, identifizieren. Konkret werden wir die Signalwege, die der endogenen Dioxin-Rezeptor-Aktivierung nachgeschaltet sind und die Signalwege, die durch Tryptophan-Mangel aktiviert werden, untersuchen. Darüber hinaus wollen wir unsere Expertise bei der Untersuchung des Krebsstoffwechsels für die Analyse des Nicotinamid-Metabolismus in Hirntumoren nutzen. Vorläufige Ergebnisse weisen darauf hin, dass mehrere Enzyme, die im Nicotinamid-Stoffwechsel beteiligt sind, in Hirntumoren überexprimiert werden. Mit Hilfe zielgerichteter Metabolomics-Analysen und bioinformatischer Ansätze wollen wir die Rolle des Nicotinamid-Stoffwechsels in Hirntumoren verstehen. Falls sich der Nicotinamid-Stoffwechsel als relevant für den malignen Phänotyp oder die Therapieresistenz von Hirntumoren herausstellt, werden wir ein Screening auf niedermolekulare Wirkstoffe durchführen, um Inhibitoren der jeweiligen Enzyme zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir Nicotinamid in biologischen Flüssigkeiten von Hirntumorpatienten messen und mit der Aktivität der jeweiligen Enzyme im Tumorgewebe korrelieren mit dem Ziel, Biomarker für die Aktivität des Nicotinamid-Stoffwechsels für zukünftige Stratifizierung von Patienten zur Behandlung mit Inhibitoren dieses Stoffwechselweges zu identifizieren. Zudem werden wir mittels „Metabolic Flux Analysen“ den Tryptophan- und Nicotinamid-Stoffwechsel modellieren.
Unsere Mitarbeitende
Unser Team zeichnet sich durch eine klare Arbeitsteilung bei gleichzeitig enger Zusammenarbeit über verschiedene Fachgebiete hinweg aus. Diese Struktur ermöglicht uns effizientes Arbeiten und den erfolgreichen Austausch zwischen Theorie und Praxis. Geleitet wird die Abteilung von Prof. Dr. Opitz, die in organisatorischen und administrativen Belangen von Frau Flörchinger unterstützt wird. Gemeinsam sorgen sie für eine reibungslose Koordination aller Projekte und Abläufe innerhalb der Abteilung.
Ein zentraler Bestandteil unseres Teams ist Dr. Prentzell, die eine Schlüsselrolle bei der Betreuung und Umsetzung aller laborbezogenen Projekte einnimmt. Sie fungiert nicht nur als Vertreterin von Prof. Dr. Opitz, sondern auch als wichtiges Bindeglied zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen innerhalb des Labors. Ihre koordinierende Rolle trägt maßgeblich dazu bei, die Kommunikation und Zusammenarbeit im Team zu stärken.
Ein weiteres wesentliches Standbein unserer Abteilung ist das Bioinformatik-Team, das von Dr. Sadik geleitet und von unserer Doktorandin Manar Abdalazem komplettiert wird. Dieses Team ermöglicht es uns, theoretische Modelle und datenbasierte Ansätze zu entwickeln und direkt in praktische Experimente zu überführen. Unsere Doktorandin Ivana Karabogdan nutzt ebenfalls Computermodelle, mit einem besonderen Schwerpunkt auf Strukturanalysen. Die Kombination aus bioinformatischer Analyse und experimenteller Validierung stellt einen entscheidenden Vorteil in unseren Forschungsprojekten dar.
Ergänzt wird unser Team durch hochqualifizierte Scientists und Postdocs, die mit unterschiedlichen Ausbildungen und Hintergründen wertvolle Perspektiven einbringen. Besonders hervorzuheben ist dabei Dr. Panitz, die als Clinician Scientist sowohl klinische als auch wissenschaftliche Expertise vereint. Darüber hinaus bereichern Dr. Holfelder und Dr. Saharuka als junge und motivierte Wissenschaftlerinnen unsere Forschungsaktivitäten und tragen zur Weiterentwicklung unserer Projekte bei.
Die Hauptarbeit im Labor, neben Planung und Integration von Studierenden, wird von unseren engagierten PhD-Studenten getragen: Alessa Henneberg, Francisco Yanqui Rivera, Sophie Seifert, Deepak Sayeeram, Livnat Barski und Tim Kühn. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der praktischen Umsetzung unserer Forschungsprojekte und sind ein wichtiger Motor für wissenschaftlichen Fortschritt in unserem Team.
Darüber hinaus haben über die Jahre zahlreiche Studierende unser Team bereichert. Ihre Beiträge zu einzelnen Projekten und ihr Engagement im Laboralltag haben nicht nur wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse ermöglicht, sondern auch maßgeblich zu unserem positiven und kollegialen Arbeitsklima beigetragen. Sie sind ein integraler Bestandteil unseres Erfolgs und unserer Teamdynamik.
5 Mitarbeiter:innen
-
Prof. Dr. Christiane Opitz
-
Beate Flörchinger
-
Dr. Mirja Tamara Prentzell
-
Dr. Ahmed Sadik
-
Dr. Verena Panitz
Ausgewählte Publikationen
Prentzell MT*, Rehbein U*, Cadena Sandoval M*, De Meulemeester AS*, Baumeister R, Brohée L, Berdel B, Bockwoldt M, Carroll B, Chowdhury SR, von Deimling A, Demetriades C, Figlia G; Genomics England Research Consortium, de Araujo MEG, Heberle AM, Heiland I, Holzwarth B, Huber LA, Jaworski J, Kedra M, Kern K, Kopach A, Korolchuk VI, van 't Land-Kuper I, Macias M, Nellist M, Palm W, Pusch S, Ramos Pittol JM, Reil M, Reintjes A, Reuter F, Sampson JR, Scheldeman C, Siekierska A, Stefan E, Teleman AA, Thomas LE, Torres-Quesada O, Trump S, West HD, de Witte P, Woltering S, Yordanov TE, Zmorzynska J, Opitz CA#, Thedieck K#
*equally contributing first authors
# shared corresponding and last authors
IL4I1 Is a Metabolic Immune Checkpoint that Activates the AHR and Promotes Tumor Progression
Sadik A*, Somarribas Patterson LF*, Öztürk S*, Mohapatra SR*, Panitz V, Secker PF, Pfänder P, Loth S, Salem H, Prentzell MT, Berdel B, Iskar M, Faessler E, Reuter F, Kirst I, Kalter V, Foerster KI, Jäger E, Guevara CR, Sobeh M, Hielscher T, Poschet G, Reinhardt A, Hassel JC, Zapatka M, Hahn U, von Deimling A, Hopf C, Schlichting R, Escher BI, Burhenne J, Haefeli WE, Ishaque N, Böhme A, Schäuble S, Thedieck K, Trump S*, Seiffert M*, Opitz CA*#
Hypoxia Routes Tryptophan Homeostasis Towards Increased Tryptamine Production
Mohapatra SR, Sadik A, Sharma S, Poschet G, Gegner HM, Lanz TV, Lucarelli P, Klingmüller U, Platten M, Heiland I, Opitz CA
Tryptophan metabolism is inversely regulated in the tumor and blood of patients with glioblastoma
Panitz V*, Koncarevic S*, Sadik A*, Friedel D, Bausbacher T, Trump S, Farztdinov V, Schulz S, Sievers P, Schmidt S, Jürgenson I, Jung S, Kuhn K, Pflüger I, Sharma S, Wick A, Pfänder P, Selzer S, Vollmuth P, Sahm F, von Deimling A, Heiland I, Hopf C, Schulz-Knappe P, Pike I, Platten M, Wick W, Opitz CA