Nachwuchsgruppe

Tumorgenese und molekulare Krebsprävention

  • DKFZ-Hector Krebsinstitut
  • Krebsrisikofaktoren und Prävention
  • Nachwuchsgruppe

Dr. Karol Nowicki-Osuch

Group Leader

Kleinste Veränderungen, die die Homöostase des gesunden Epithels kaum beeinflussen, sind die frühesten Stadien der soliden Tumorentwicklung. Unsere Gruppe nutzt multimodale Techniken, um minimale Dysregulationen im gesunden Gastrointestinalgewebe zu untersuchen, die aggressiven Krebsarten zugrunde liegen. Ein besseres Verständnis der Krebsentstehung kann neue Interventionsstrategien und bessere Behandlungsergebnisse ermöglichen.

Hand-drawn picture of DNA

Unsere Forschung

Magen- und Speiseröhrentumore sind zusammen die zweithäufigste Krebstodesursache weltweit. Die schlechte Überlebensrate (ca. 15 % 5-Jahres-Überlebensrate) von Patienten, bei denen diese Tumorarten diagnostiziert werden, ist auf die häufige späte Diagnose zurückzuführen. Eine frühzeitige Diagnose dieser Tumore erhöht die 5-Jahres-Überlebensrate der Patienten drastisch auf über 75 %. Unsere Fähigkeit, frühe Stadien von Magen- und Speiseröhrenkrebs zu erkennen, wird durch unser jetziges Wissen über die Entstehung dieser Krebsarten eingeschränkt. Seit Jahrzehnten wissen wir, dass sich diese Krebsarten über präkanzeröse Läsionen namens Barrett-Ösophagus und Magen-Darm-Metaplasie entwickeln. Trotz jahrzehntelanger klinischer Erkenntnisse ist unser molekulares Verständnis der Krebsvorstufen und ihrer Beziehung zum Krebs und vor allem zu den normalen Geweben, aus denen sie hervorgehen, jedoch begrenzt. Die Forschungsgruppe Tumorgenese und molekulare Krebsprävention nutzt modernste Ansätze zur Charakterisierung und Modellierung früher transkriptioneller, genetischer und epigenetischer Prozesse, die die Entwicklung von gastroösophagealen Tumoren und ihren Vorstufen vorantreiben. Ein wichtiger Teil unserer Arbeit besteht darin, zu verstehen, wie normale Zellen des Magens und der Speiseröhre ihre molekulare Identität verlieren und sich langsam in (prä-)kanzeröse Zustände verwandeln. Mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung konnten wir zeigen, dass das Ösophagus-Adenokarzinom, eine Unterform des Speiseröhrenkrebses, trotz seines Namens aus dem Magen stammt. Es ist auch molekularbiologisch nicht von anderen Magenkrebsarten zu unterscheiden. Unsere Arbeit hat auch gezeigt, dass die präkanzerösen Läsionen einzigartige molekulare Eigenschaften aufweisen, die nur als molekularer Einzelzell-Mosaizismus beschrieben werden können - ein Zustand, in dem Zellen einen gemischten Phänotyp stabil beibehalten können, der normalerweise in zwei verschiedenen Zelltypen des menschlichen Körpers zu beobachten ist.

Ausblick

Gemeinsame Entwicklungswege von Adenokarzinomen des Magens und der Speiseröhre.
Gemeinsame Entwicklungswege von Adenokarzinomen des Magens und der Speiseröhre.

Unsere bisherigen Arbeiten haben gezeigt, dass die moderne Einzelzellsequenzierungstechnik eine genaue Vorhersage der Ursprungszelle sowie der transkriptionellen und epigenetischen Zusammensetzung von (prä-)kanzeröse Läsionen ermöglicht. In der nächsten Phase unserer Forschung wollen wir unser vorhandenes Fachwissen, unsere Ansätze und unser neu gewonnenes Wissen über die molekularen Merkmale der Krebsentstehung nutzen, um zwei Fragen zu beantworten:

  1. Können wir die frühesten Stadien der Entwicklung von gastroösophagealen Tumoren mit Hilfe von in vivo- und in vitro-Modellen darstellen?
  2. Können wir unser detailliertes Verständnis der Veränderungen während der Entstehung von gastroösophagealen Tumoren nutzen, um die Überlebenschancen der Patienten durch eine frühzeitige Krebserkennung zu verbessern?

Wir werden diese Fragen angehen, indem wir:

  • neue organoide Modelle für gesunde und kranke Zustände entwickeln und testen, wie genetische und epigenetische Faktoren das Zellverhalten verändern;
  • neuartige Sequenzierungsansätze (multimodale Einzelzelltests und das neu entwickelte mutREAD) anwenden, um winzige Unterschiede zwischen gesunden und kranken Zellen zu bestimmen;
  • neuartige computergestützte Ansätze zur Datenverarbeitung, -analyse und -visualisierung entwickeln;
  • unsere Technologien, Früherkennungsansätze und Kenntnisse in klinisch anwendbare Umgebungen in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern in Deutschland, Polen, Großbritannien und den USA transferieren

 

Projekte

Genotyp-Phänotyp-Atlas der intestinalen Metaplasie  

Intestinale Metaplasie der Speiseröhre und des Magens sind bekannte präkanzeröse Läsionen, dennoch besteht weiterhin eine Wissenslücke hinsichtlich des Übergangs von einer normalen Metaplasie zum Karzinom. Einzelne Krypten in diesem Gewebe bestehen aus den Nachkommen einzelner Stammzellnischen in jeder Krypta. Dies führt zu einem hochgradig polyklonalen Gewebe mit einer ähnlichen Mutationslast wie bei Krebs im Frühstadium. Durch eine Kombination aus neuartiger gezielter NGS, Proteomik und Hochdurchsatz-Mikroskopie wollen wir einen umfassenden Atlas des klonalen Verhaltens von Krypten erstellen und anschließend Früherkennungs- und Abfangstrategien für diesen Zustand entwickeln.

Zur Untersuchung der phänotypische Vielfalt verwenden wir räumliche Transkriptomik, die auf unserem aus Einzelzellen-RNA-Sequenzen abgeleiteten Transkriptionsatlas des Magen-Speiseröhren-Trakt trainiert wurde. Das Ergebnis dieses Arbeitspakets wird zum ersten Mal die klonale Beziehung zwischen Zellen des Magens und den Mutationsprozessen, die die somatische Evolution prägen, aufzeigen. Darüber hinaus wird es die Untersuchung des zeitlichen Ablaufs genetischer Ereignisse vor der Entstehung von Magen-Speiseröhren-Krebs ermöglichen und zum ersten Mal die räumlich-zeitliche Interaktion von Genom und Transkriptom aufzeigen, welche dessen Entstehung beeinflusst.

Team

7 Mitarbeiter:innen

  • Dr. Karol Nowicki-Osuch

    Group Leader

    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Dr. Karol Nowicki-Osuch

    Formulardaten werden geladen ...

  • Dr. Katharina Bosch

    Postdoctoral Researcher

    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Dr. Katharina Bosch

    Formulardaten werden geladen ...

  • Zhenbang Chen

    PhD Candidate

    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Zhenbang Chen

    Formulardaten werden geladen ...

  • Minghui Jiang

    PhD Candidate

    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Minghui Jiang

    Formulardaten werden geladen ...

  • Maren Scheidle

    Research Technician

    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Maren Scheidle

    Formulardaten werden geladen ...

  • Aileen Geobee Uy

    PhD Candidate

    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Aileen Geobee Uy

    Formulardaten werden geladen ...

  • Andrew Wicks

    PhD Candidate

    Profil anzeigen
    Kontaktformular: Ihre Nachricht an Andrew Wicks

    Formulardaten werden geladen ...

Gesamtes Team

Ausgewählte Publikationen

2023 - Cancer Discovery. 13(6):1346-1363.
2021 - Science. 373(6556):760-767.
2020 - Nature Communications. 11, 3166
2025 - Gut. 74(2), 182–196.
2024 - Nature communications, 15(1), 4074.

Kontaktieren Sie uns

Dr. Karol Nowicki-Osuch
Group Leader
Kontaktformular: Ihre Nachricht an Dr. Karol Nowicki-Osuch

Formulardaten werden geladen ...