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Abteilung Funktionelle Genomanalyse

Dr. Jörg D. Hoheisel

Erstellen eines Proteinprofils aus Urinproben von Krebspatienten und gesunden Spendern. Die Proben sind als farbige Quadrate dargestellt. Die Farbe zeigt Gesundheitszustand und Geschlecht an. Die schwarzen Punkte repräsentieren Proteine, die zur Diagnose beitragen. Die Unterscheidung zwischen Krebs und gesund ist nahezu so gut wie die Unterscheidung zwischen Mann und Frau.
Vergrößerte Ansicht Erstellen eines Proteinprofils aus Urinproben von Krebspatienten und gesunden Spendern. Die Proben sind als farbige Quadrate dargestellt. Die Farbe zeigt Gesundheitszustand und Geschlecht an. Die schwarzen Punkte repräsentieren Proteine, die zur Diagnose beitragen. Die Unterscheidung zwischen Krebs und gesund ist nahezu so gut wie die Unterscheidung zwischen Mann und Frau.

Die Forschung in der Abteilung Funktionelle Genomanalyse zielt auf die Entwicklung und unmittelbarer Anwendung neuer Technologien, die es erlauben, die Umsetzung genetischer Information in zelluläre Funktionen zu analysieren und die Regulation dieser Vorgänge zu beschreiben. Im Zentrum der Arbeiten stehen molekulare Analyse an Tumormaterial, mit dem Schwerpunktthema Krebs der Bauchspeicheldrüse (Pankreas), der zu den tödlichsten Krebsformen überhaupt gehört. Vergleichende Studien sind im Gange zu Veränderungen der epigenetischen Modellierung des Genoms und des Bindungsverhaltens von Transkriptionsfaktoren, zu Variationen der Transkriptmengen aller Gene, einschließlich nicht protein-kodierender RNAs, zu Unterschieden in der Proteinexpression und dem Verhältnis verschiedener Protein-Isoformen, sowie zur Stärke von Proteininteraktionen. Für verschiedene Tumore werden darauf aufbauend Systeme zur robusten, möglichst frühen und nicht-invasiven Diagnose, Krankheitsprognose und Patientenstratifizierung sowie zur Überwachung des Behandlungserfolgs etabliert. Gleichzeitig werden neue Therapieansätze gesucht.

Als Konsequenz aus dem enorm großen Informationsgewinn im Bereich der Nukleinsäuren, wie etwa durch Hochdurchsatz-Sequenzierung, liegt ein technischer Fokus unserer Arbeiten im Gebiet der affinitätsbasierten Proteom-Analyse, da die bestehenden Verfahren und Prozesse im Bereich der globalen Proteinanalytik für viele, speziell biomedizinische Anwendungen inadäquat sind.

Seit einiger Zeit verfolgt die Abteilung neue biotechnologische Ansätze, die darauf abzielen, komplexe biologische Prozesse in vitro darzustellen. Eine Anwendung ist eine Nutzung im Bereich Synthetische Biologie zur Produktion von Bio-Molekülen. Eine zellfreie Biosynthese wird für viele biotechnologische und pharmakochemische Herausforderungen immer wichtiger. Ein zweites Ziel ist die Implementierung artifizieller molekularer Systeme. Solche Systeme werden immer mehr bestehende theoretisch-systembiologische Ansätze komplementieren, um die Relevanz biologischer Modelle experimentell zu überprüfen. Ähnlich zur Physik werden in Zukunft Erkenntnisse über zelluläre Funktionen in einem iterativen Prozess zwischen theoretischer und experimenteller Systembiologie gewonnen werden. Auf lange Sicht mag dies zur Etablierung eines vollständig synthetischen, selbst-replizierenden Systems führen, mit der langfristigen Perspektive, ein archetypisches Modell einer Zelle zu etablieren.

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Ausgewählte Publikationen

Holtrup, F., Bauer, A., Fellenberg, K., Hilger, R.A., Wink, M. & Hoheisel, J.D. (2011). Nemorosone specifically inhibits growth of pancreatic cancer cells and induces apoptosis via activation of the unfolded protein response (UPR). Brit. J. Pharmacol. 162, 1045-1059.

Keller, A., Leidinger, P., Bauer, A., et al. (2011). Towards discovering the blood-born miRNome of human diseases. Nature Meth. 8, 841-843.

Alhamdani, M.S.S., Youns, M., Buchholz, M., Gress, T.M., Beckers, M.C., Maréchal, D., Bauer, A.S., Schröder; C. & Hoheisel, J.D. (2012). Immunoassay-based proteome profiling of 24 pancreatic cancer cell lines. J. Proteomics 75, 3747-3759.

Hoheisel, J.D., Alhamdani, M.S.S. & Schröder, C. (2013). Affinity-based microarrays for proteomic analysis of cancer tissues. Proteomics Clin. Appl. 7, 8-16.

Letzte Aktualisierung: 17.06.2013 Seitenanfang