MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt B
Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
findet eine Inaktivierung von DMBT1 auf der Expressionsebene
offenbar in Abhängigkeit vom Zeitpunkt seiner Sekretion
in die extrazelluläre Matrix statt. Wir folgern hieraus,
dass die Schutzfunktionen von DMBT1 in Frühphasen der
Tumorgenese von Bedeutung sind, dagegen eine Störung
der DMBT1/galectin-3 vermittelten Differenzierung in der
extrazellulären Matrix zu späteren Zeitpunkten den Tumorzellen
Wachstumsvorteile verschaffen könnte [21-29].
Wir konnten des weiteren herausarbeiten, dass die DMBT1-
Bindungsstelle für Bakterien, hierunter auch Helicobacter
pylori, innerhalb jener Domänen lokalisiert ist, deren Anzahl
durch genetische Polymorphismen innerhalb der menschlichen
Bevölkerung stark variiert [24, 26, 29, 30]. Da DMBT1
an sämtlichen Umwelteinflüssen exponierten Oberflächen
präsent ist, ist unsere Arbeitshypothese, dass genetischer
Polymorphismus von DMBT1 zur Suszeptibilität des Menschen
gegenüber Infektionen, Entzündungen und hieraus hervorgehenden
Krebstypen beiträgt [31]. Dementsprechend
haben wir unseren Fokus auf infektiöse und entzündliche
Erkrankungen erweitert [30-33]. In laufenden Untersuchungen
testen wir Vorhersagen der Arbeitshypothese anhand
von genetischen Analysen, von Dmbt1 knockout Mäusen
und von funktionellen Analysen in vitro [31, 34, 35].
II. Funktionelle Genomik und Proteomik
II. 1 Expressionsprofil-Analyse zur Identifizierung
tumorspezifischer Gene
H. Sültmann, W. Huber, R. Kuner, A. Buneß, M. Steiner,
J. Schneider, K. Finis, M. Stojanov, F. Haller,
M. Ruschhaupt, A. Poustka
In Zusammenarbeit mit: A. v. Heydebreck, M. Vingron (MPI für
Molekulare Genetik, Berlin); B. Gunawan, L. Füzesi (Universität
Göttingen); K. Zatloukal, H. Samonigg (Universität Graz); H.
Steiner, C. Herold-Mende (Kopfklinik Heidelberg); P. Kioschis, M.
Hafner (Fachhochschule Mannheim); B. Korn (RZPD Heidelberg);
J. Volz, (Klinikum Bielefeld); I. Berger, N. Gassler (Pathologie
Heidelberg); B. Fink (Rheumaklinik Bad Bramstedt); P. Lichter, R.
Eils, A. Benner (DKFZ Heidelberg); A. Becker (Universität Bonn);
P. Schlag, W. Kemmner (Max-Delbrück-Zentrum Berlin); R.
Schaefer (Charité Berlin); S. Schreiber, R. Häsler (Universität
Kiel); M. Näbauer, S. Kääb (LMU München); H. Katus, D.
Weichenhan (Universität Heidelberg); N. Santama, C. Lederer
(Universität Nicosia, Zypern); W. Richter, E. Steck (Orthopädische
Klinik Heidelberg); S. Mueller (Universität Heidelberg); G.
Sawitzki (Universität Heidelberg); R. Gentleman (Dana Farber
Cancer Institute, Harvard University); R. Irizarry (School of Public
Health, Johns Hopkins University, Baltimore, USA); U.
Mansmann (Inst. f. Medizinische Biometrie, Universität Heidelberg).
Die Entstehung von Tumoren geht mit einer Fülle genetischer
Veränderungen einher. Mit Hilfe der Array-Technologie
ist es möglich, die Aktivität aller menschlichen Gene in sehr
kurzer Zeit zu untersuchen. Besonders aufschlussreich ist
es, Unterschiede zwischen einem Normalgewebe und den
aus diesem hervorgegangenen Tumoren oder auch zwischen
verschiedenen Tumorsubtypen festzustellen. Der Vergleich
der Genexpressionsmuster mit klinischen Parametern
wird zur molekularen Charakterisierung der Tumoren genutzt
und kann so zur Verbesserung von Diagnose, Prognose
und zu neuen therapeutischen Ansätzen führen.
Zur Identifizierung derartiger Genaktivitätsmuster verfolgen
wir zwei Strategien: Im ersten Ansatz wurde die Expression
von ca. 31.500 Genen in menschlichen Tumoren (Niere,
Brust, Gehirn, gastrointestinale Stromatumoren) verschiedener
Stadien und den entsprechenden Normalgeweben
Abteilung B050
Molekulare Genomanalyse
auf Filter-basierten cDNA Arrays bestimmt [36]. Aus den
gewonnenen Daten wurden tumorspezifische Genexpressionsprofile
erstellt und Microarrays konstruiert, die nun zu
Hochdurchsatz-Analysen größerer Patientenkollektive zur
Verfügung stehen. In einem zweiten intensivierten Ansatz
wurde parallel dazu die Herstellung von „genomweiten“
Arrays mit dem größten, sequenzverifizierten Satz von
36.000 cDNA-Klonen (RZPD Unigene 3.1) erreicht. Diese
werden bereits in vielen wissenschaftlichen Kooperationen
genutzt. Die Microarray-Technologie wird auch in Experimenten
über reine Tumorerkrankungen hinaus eingesetzt. So
werden (v.a. innerhalb des NGFN) Untersuchungen an
rheumatoider Arthritis, an Herz-Kreislauf- und umweltbeeinflussten
Erkrankungen, aber auch an in vitro Systemen
mit humanen Zellen durchgeführt.
In einem Projekt mit 112 Nierenproben wurden sowohl
Unterschiede zwischen Tumor- und Normalgewebe als auch
zwischen unterschiedlichen Tumorsubtypen gefunden. So
wurden innerhalb der klarzelligen Nierenkarzinome 85 Gene
identifiziert, mit deren Hilfe metastasierende von nicht-metastasierenden
Tumoren unterschieden werden können.
45 weitere Gene waren mit der Überlebenszeit von Patienten
assoziiert und dienen somit als frühe Indikatoren des
Krankheitsverlaufes. Ähnliche Zusammenhänge mit der
Überlebenszeit wurden auch für die Aktivität von 78 Genen
an Hand von 60 Gehirntumoren erhalten. Weitere Experimente
an 40 gastrointestinalen Stromatumoren ergaben
796 Gene, die zwischen Tumor- und Normalgewebe unterschiedlich
aktiv waren [37]. Sehr gute Übereinstimmungen
mit den Microarray-Ergebnissen ergab die Validierung
der Gene mittels quantitativer RT-PCR. Viele der gefundenen
Gene und Gengruppen eröffnen neue Ansatzpunkte für
die Diagnose und Therapie von Tumoren.
Insgesamt wurden bisher über 5.000 Microarrays hergestellt.
Die Methoden der Microarray-Technologie, die durch standardisierte
Bedingungen und durch ständige Qualitätskontrollen
als robuste Laborabläufe etabliert sind, werden dabei
in fortlaufender paralleler Technologie-Entwicklung auf
den Prüfstand gestellt und optimiert. Hierzu gehören etwa
die PCR-Produkt-Aufreinigung, die Wahl der Oberflächen,
das Spotting, die Nachbehandlung, die RNA-Isolierung und
die Hybridisierungsbedingungen. Eine Herausforderung stellt
die Durchführung von Microarrayexperimenten mit sehr
geringen Mengen biologischer Proben dar. Hierzu etablierten
wir ein Protokoll zur linearen Amplifikation von RNA und
überprüften Effizienz und Vergleichbarkeit in zahlreichen
Hybridisierungen [38].
II. 2 Systematische cDNA-Analyse im Deutschen
cDNA Konsortium
S. Wiemann, R. Wellenreuther, R. Albert,
P. Moosmayer, I. Schupp, D. Heiss, N. Claudino,
A. Poustka
In Zusammenarbeit mit: Deutsches cDNA Konsortium: W.
Ansorge (EMBL Heidelberg); H. Blöcker (GBF Braunschweig); J.
Lauber (QIAGEN Hilden); K. Köhrer (BMFZ Düsseldorf); W.
Mewes (MIPS München); B. Ottenwälder (MediGenomix
München); D. Heubner (AGOWA Berlin); Ressourcen Zentrum -
RZPD (Berlin), A. Marmè (Universiätsklinik Heidelberg), S. Pääbo
(MPI Leipzig), S. Haas (MPIMG Berlin), D. Zink (RZPD Heidelberg),
L. Füzesi (Universitätsklinik Göttingen)
Ein Hauptziel des Humanen Genomprojekts ist die Generierung
umfassenden Wissens über die Gene des Menschen
und ihre Assoziation mit humanen Krankheiten. Die Abteilung
hat eine Funktionsanalyse-„Pipeline“ etabliert, die, be-
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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