Krebsgenomforschung

  • Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
Prof. Dr. Holger Sültmann, Leiter Abteilung Krebsgenomforschung am DKFZ

Prof. Dr. Holger Sültmann

Leitung

Die Evolution von Krebs ist mit weitreichenden molekularen Veränderungen des Genoms, des Epigenoms und der Expression von Genen verbunden. Die Ziele der Abteilung sind die Identifizierung dieser molekularen Marker, sie für die Diagnose, Prognose und Vorhersage des Therapie-Ansprechens bei Krebspatienten einzusetzen und ihre Rolle bei der Entstehung und Progression von Tumoren zu verstehen.

Zusammenfassung der Forschungsinhalte, Abteilung Krebsgenomforschung am DKFZ

Bild: Forschungsinhalte Abteilung Krebsgenomforschung am DKFZ, © DKFZ, Abteilung Krebsgenomforschung

Unsere Forschung

Unsere Forschung umfasst hauptsächlich die Genom-weite Analyse molekularer Veränderungen in verschiedenen Tumoren mit den Schwerpunkten Lungen- und Brustkrebs. Hierbei nutzen wir Hochdurchsatz-Technologien zur DNA- und RNA-Sequenzierung in Gewebe und Blutproben („Liquid Biopsy“) für die individuelle Risikoabschätzung und das klinische Management der Patient*Innen auf der Basis von molekularen Markern der Tumorheterogenität in Raum und Zeit. Um die Rollen dieser Faktoren bei der Tumorprogression und Therapieresistenz zu verstehen, verwenden wir zelluläre 3D-Kokultur-Modelle sowie eine Vielzahl von zell- und molekularbiologischen Methoden. 

Krebszellen unterscheiden sich von normalen Zellen durch ihre Mikroumgebung, veränderte (epi)genomische Merkmale sowie Gen- und Proteinexpression. Die Charakterisierung solcher Veränderungen in Tumoren und verschiedenen Tumorstadien ist entscheidend, um die Mechanismen der Tumorprogression zu verstehen und molekulare Marker für Diagnose und Prognose zu definieren. Die räumliche und zeitliche Heterogenität von Tumoren bestimmt den Therapieerfolg und das Überleben der Patienten. Daher konzentrieren wir uns auf präzisionsmedizinische Ansätze in der Krebsforschung um folgende zentrale Fragen zu adressieren:

  • Risikostratifizierung von Tumoren mithilfe multimodaler Biomarker

  • Mechanismen der Tumorprogression und des Therapieversagens

  • Vorhersage des Therapieansprechens durch nichtinvasive Ansätze 

Projekte

Therapieverlauf anhand eines Fishplots
Klonale Evolution von Plasma-DNA-Varianten während der Behandlung eines Lungenkrebspatienten, dargestellt in einem Fishplot

Liquid Biopsy zur nicht-invasiven Tumorüberwachung

Das molekulare Tumor-Profiling ist für die klinische Praxis essentiell, da die genomische Zusammensetzung eines Tumors erheblichen Einfluss auf sein Ansprechen auf eine Therapie hat. Typischerweise wird eine histopathologische Analyse von Gewebeproben durchgeführt, um die molekularen Eigenschaften eines Tumors zu bestimmen. Gewebe-Biopsien haben jedoch auch Nachteile: Sie sind invasiv, spiegeln möglicherweise nicht die gesamte Tumorheterogenität wider und liefern kaum Informationen über Metastasen.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Biopsie nutzt die Flüssigbiopsie (Liquid Biopsy) Nukleinsäuren, Proteine oder andere Moleküle, die aus Tumoren in Körperflüssigkeiten wie Blut oder Urin abgegeben werden. Die Entnahme solcher Flüssigkeiten ist bereits Teil der medizinischen Routine, minimal invasiv und mit nur geringem Risiko für den Patienten verbunden. Ein weiterer Vorteil der Liquid Biopsy ist, dass das Tumormaterial nicht nur vom Primärtumor stammt, sondern auch von Metastasen, was wertvolle Einblicke in die Tumorheterogenität ermöglicht.

Wir konzentrieren uns auf die Anwendung der Liquid Biopsy, um:

  • neue genomische Biomarker zur zeitlichen Kontrolle von metastasiertem Brustkrebs zu identifizieren (SATURN3)
  • epigenomische (DNA-Methylierung) und genomische Veränderungen (einzelne Nukleotid-Varianten und Kopienzahl-Varianten) zu analysieren, um minimale Resterkrankungen und Therapieresistenz zu erkennen
  • Änderungen der klonalen Zusammensetzung von Tumoren mithilfe molekularer Veränderungen in longitudinalen Blutproben nachzuverfolgen
  • das Ansprechen auf eine Therapie durch Analyse von Fragmentierungsmustern der zellfreier DNA vorherzusagen

Weitere Quellen: 

Tumoren mittels Blutprobe auf der Spur: https://www.youtube.com/watch?v=rpGLAdQBCdk

Methods for ctDNA detection and analysis: https://youtu.be/pwK1BTlQl6w

Kooperationen: 

  • Abt. Thoraxonkologie, Thoraxklinik Heidelberg
  • Abt. Gynäkologische Onkologie, NCT Heidelberg
  • Abt. Molekulare Genetik, DKFZ Heidelberg
  • KKE Multiparametrische Methoden zur Früherkennung des Prostatakarzinoms, DKFZ und Universitätsklinikum Heidelberg
  • Abt. Radioonkologie, Universitätsklinikum Heidelberg
  • Pathologisches Institut, Universitätsklinikum Heidelberg
  • Klinik für Hämatologie und Onkologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Lübeck

Unterstützung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in den Förderprogrammen Deutsches Zentrum für Lungenforschung (DZL), Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), OUTLIVE-CRC, und SATURN3

Team

Die Mitarbeitenden in der Abteilung besitzen Erfahrungen in Molekular- und Zellbiologie, Medizin oder KI-gestützten Datenanalysen. Unser Ziel ist die Erforschung von Therapieresistenz und die Translation von molekularen Markern in die klinische Diagnostik.

  • Prof. Dr. Holger Sültmann, Leiter Abteilung Krebsgenomforschung am DKFZ

    Prof. Dr. Holger Sültmann

    Leitung

  • Dr. Isabell Berneburg

    Dr. Isabell Berneburg

  • Mitarbeiterbild

    Prof. Petros Christopoulos

  • Simay Dolaner

    Simay Dolaner

  • Sabrina Gerhardt

    Sabrina Gerhardt

  • Dr. Kate Glennon

    Dr. Kate Glennon

  • Mitarbeiterbild

    Myesha Jahin

  • Dr. Florian Janke

    Dr. Florian Janke

  • PD Dr. Sabine Klauck, Stellvertretende Leiterin, Abteilung Krebsgenomforschung am DKFZ

    Priv. Doz. Dr. Sabine Klauck

  • Mitarbeiterbild

    Dr. Astrid Laut

  • Simon Ogrodnik

    Simon John Ogrodnik

  • Dr. Rebecca Schunk

    Dr. Rebecca Schunk

  • Mitarbeiterbild

    Dr. Andrey Turchinovich

Gesamtes Team

Ausgewählte Publikationen

2025 - Journal of Experimental & Clinical Cancer Research
2023 - British Journal of Cancer
2022 - Clinical Epigenetics
2020 - Nature
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Prof. Dr. Holger Sültmann, Leiter Abteilung Krebsgenomforschung am DKFZ

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Leitung
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