Logo des Deutschen Krebsforschungszentrums
Arbeitsgruppe

Experimental Neurooncology

Mitarbeiterbild

Prof. Dr. Frank Winkler

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit unmittelbar klinisch relevanten, aber auch grundlagenwissenschaftlichen Fragestellungen bei Tumoren, die im Nervensystem wachsen oder durch dieses stimuliert werden. Der sich dynamisch entwickelnde Forschungsbereich "Cancer Neuroscience" ist ein zentraler Schwerpunkt unserer Forschungsprojekte.

Unsere Forschung

Microscopy of brain metastases and gliomablastoma

Neben unheilbaren Gliomen, vor allem Glioblastomen, liegt ein Schwerpunkt auf Hirnmetastasen. Zur optimalen Untersuchung der zellulären Prozesse der Tumorentstehung und –ausbreitung haben wir in unserem Labor im DKFZ Methoden der in vivo-Zweiphotonenmikroskopie weiterentwickelt. Diese erlauben das Studium von Hirntumorzellpopulationen und deren Genexpression, Blutgefäßen, Gliazellen, Neuronen, und interzellulärer Kommunikation. Dadurch ist es erstmals möglich, im lebenden Organismus die komplexen und dynamischen Interaktionen von Zellen und Signalwegen bei der Entstehung, Progression und Resistenzentwicklung von Hirntumorerkrankungen über lange Zeiträume in höchster Auflösung zu verfolgen. Durch die Addition optogenetischer Methoden entwicklen wir derzeit die Möglichkeiten weiter, experimentell mit diesen Prozessen zu interagieren. Die relevanten Forschungsergebnisse unseres Labors in den letzten Jahren beinhalten die Entdeckung von kommunizierenden Tumorzell-Netzwerken als zentraler Faktor der Progression und Resistenz von Gliomen; die Nutzung neurobiologischer Signalwege durch Hirntumore für erfolgreiches Wachstum im Gehirn; und die Aufschlüsselung von zentralen Prozessen der Hirnmetastasierung, vor allem der frühen Hirnkolonisierung durch zirkulierende Tumorzellen, und die Bedeutung von neuronalen Faktoren dabei. Zusammengefasst ist unser Ziel, durch einzigartige Einblicke in die Hirntumorbiologie und Resistenzentwicklung in Kombination mit Patientendaten und modernen Methoden molekularer Analytik ein besseres Verständnis der zentralen Malignitätsfaktoren dieser herausfordernden Erkrankungen zu erhalten, und dieses schließlich in neuartige Therapiekonzepte zu überführen.

Social media: winklerlab.bsky.social (BlueSky) and @Winkler_Lab (X)

Projects

The role of tumor microtubes (TMs) in brain tumor progression and the neurobiology of malignant glioma (Subgroup leader: Dr. Sophie Heuer (née Weil), Scientists: Dr. Salma Baig, Dr. Miriam Ratliff): We discovered that ultra-long and thin membrane extensions of tumor cells from incurable gliomas (including glioblastomas) which resemble neurites during neurodevelopment are highly relevant for tumor progression and resistance to therapies (Osswald et al., Nature 2015). The resulting multicellular tumor network allows intensive intercellular communication, and better cellular homeostasis, which results in resistance to radiotherapy and chemotherapy. The communicating tumor cell network is even able to repair itself, which is one mechanism of regrowth after surgical resection (Weil, Neuro Oncol 2017). So far, two neurodevelopmental molecular drivers of TM- and network formation have been identified. In ongoing projects, we aim to understand better 1) whether and how the astrocytoma network communicates with nonmalignant cells, 2) how neurodevelopmental processes are recapitulated in malignant glioma, and 3) how tumor microtubes, and the functional network they form, can be optimally targeted by therapies – to reduce the notorious treatment resistance of many brain tumors. https://www.dkfz.de/en/presse/pressemitteilungen/2015/dkfz-pm-15-51-Malignant-network-makes-brain-cancer-resistant.php  In another, increasingly important line of research we aim to "crack the code" of the complex communication patterns in tumor networks. In a first publication we identified pacemaker-like tumor cells that rhythmically generate calcium oscillations, stimulating other network-connected tumor cells via their strategic position in network hubs. This activates specific downstream pathways in the entire tumor network, making brain tumors more aggressive and resilient (Hausmann et al., Nature 2023). This is another recapitulation of a neurodevelopmental mechanism, and potentially a new research field in oncology: "Cancer Rhythmology". Last but not least, the responsible ion channel (KCa3.1) is an interesting therapeutic target. https://www.dkfz.de/en/presse/pressemitteilungen/2022/dkfz-pm-22-72c-How-brain-tumors-keep-the-beat-and-why-that-makes-them-so-dangerous.php 

Funding: SFB 1389, Unite_Glioblastoma (DFG, German Research Foundation)

Members of the Research Group Experimental Neurooncology

  • Mitarbeiterbild

    Prof. Dr. Frank Winkler

    Group Leader

  • Mitarbeiterbild

    Matthia Andrea Karreman

    Teamleader Brain Metastases Research

  • Mitarbeiterbild

    Sophie Heuer

    Teamleader Tumor Microtubes in Glioblastoma

  • Mitarbeiterbild

    Salma Baig

  • Mitarbeiterbild

    Dr. Christina Nürnberg

  • Mitarbeiterbild

    Dr. Miriam Ratliff

  • Mitarbeiterbild

    Luca Mangherini

  • Mitarbeiterbild

    Melina Müller

  • Mitarbeiterbild

    Tara Moghiseh

  • Mitarbeiterbild

    Luisa Kües

  • Mitarbeiterbild

    Nils Hebach

  • Mitarbeiterbild

    Joana Schlag

    medizinische Dokumentationsassistenz

  • Mitarbeiterbild

    Jonas Künzel

  • Mitarbeiterbild

    Chanté Desiree Mayer

  • Mitarbeiterbild

    Susann Wendler

Ausgewählte Publikationen

2024 - Immunity

Messmer JM, Thommek C, Piechutta M, Venkataramani V, Wehner R, Westphal D, Schubert M, Mayer CD, Effern M, Berghoff AS, Hinze D, Helfrich I, Schadendorf D, Wick W, Hölzel M, Karreman MA*, Winkler F*.

2024 - bioRxiv

Venkataramani V*, Karreman MA*, Nguyen LC, Tehranian C, Hebach N, Mayer CD, Meyer L, Mughal SS, Reifenberger R, Felsberg J, Köhrer K, Schubert MC, Westphal D, Breckwoldt MO, Brors B, Wick W, Kuner T#, Winkler F#.

2023 - Cell
2022 - Nature

Hausmann D, Hoffmann D C, Venkataramani V, Jung E, Horschitz S, Tetzlaff S K, Jabali A, Hai L, Kessler T, Azorín D D, Weil S, Kourtesakis A, Sievers P, Habel A, Breckwoldt M O, Karreman M A, Ratliff M, Messmer J M, Yang Y, Reyhan E, Wendler S, Löb C, Mayer C, Figarella K, Osswald M, Solecki G, Sahm F, Garaschuk O, Kuner T, Koch P, Schlesner M, Wick W and Winkler F.

2023 - Cancer Research

Karreman MA, Bauer AT, Solecki G, Berghoff AS, Mayer CD, Frey K, Hebach N, Feinauer MJ, Schieber NL, Tehranian C, Mercier L, Singhal M, Venkataramani V, Schubert MC, Hinze D, Hölzel M, Helfrich I, Schadendorf D, Schneider SW, Westphal D, Augustin HG, Goetz JG, Schwab Y, Wick W, Winkler F.

2022 - Cell

Venkataramani V, Yang Y, Schubert MC, Reyhan E, Tetzlaff SK, Wißmann N, Botz M, Soyka SJ, Beretta CA, Pramatarov RL, Fankhauser L, Garofano L, Freudenberg A, Wagner J, Tanev DI, Ratliff M, Xie R, Kessler T, Hoffmann DC, Hai L, Dörflinger Y, Hoppe S, Yabo YA, Golebiewska A, Niclou SP, Sahm F, Lasorella A, Slowik M, Döring L, Iavarone A, Wick W, Kuner T*, Winkler F*

2019 - Nature

Venkataramani V, Tanev DI, Strahle C, Studier-Fischer A, Fankhauser L, Kessler T, Körber C, Kardorff M, Ratliff M, Xie R, Horstmann H, Messer M, Paik SP, Knabbe J, Sahm F, Kurz FT, Acikgöz AA, Herrmannsdörfer F, Agarwal A, Bergles DE, Chalmers A, Miletic H, Turcan S, Mawrin C, Hänggi D, Liu HK, Wick W, Winkler F*, Kuner T*.

All publications

Kontaktieren Sie uns

Mitarbeiterbild
Prof. Dr. Frank Winkler
Head of the Experimental Neurooncology Research Group & Managing Senior Physician, Department of Neurology University Hospital Heidelberg
Mitarbeiterbild
Matthia Andrea Karreman
Teamleader
Formular

Formulardaten werden geladen ...