Molekulare Grundlagen thorakaler Tumoren

  • Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
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Prof. Dr. Rocio Sotillo Roman

Group Leader

Unsere Forschung konzentriert sich darauf, die genetische und molekulare Grundlage von Lungen- und Brustkrebs zu verstehen, indem wir verschiedene onkogene Treiber und spezifische genetische Veränderungen untersuchen, die die Krebsprogression vorantreiben. Mit Hilfe von fortschrittlichen genetisch veränderten Mausmodellen untersuchen wir, wie unterschiedliche Genexpressionsprofile die Aggressivität von Tumoren und die Ansprechbarkeit auf Behandlungen beeinflussen.

Die Abbildung zeigt zwei mikroskopische Ansichten eines Gewebes. Links ist eine gefärbte Darstellung, die zelluläre Strukturen in rosa und lila zeigt. Rechts ist eine farblich angepasste Ansicht in lebendigen Farben, die unterschiedliche Zelltypen und deren Anordnung hervorhebt.

Unsere Forschung

Das Bild zeigt eine FISH-Analyse (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung) zur Untersuchung genetischer Marker. Regenbogenfarbene Punkte repräsentieren spezifische Gene: orange für 5' Eml4, grün für 3' Alk und rot für 5' Alk. Diese Bildnalyse wird zur Erforschung thorakaler Tumoren verwendet.

Unsere Forschung konzentriert sich auf das Verständnis der genetischen und molekularen Grundlagen von Lungen- und Brustkrebs durch die Untersuchung verschiedener onkogener Triebkräfte und spezifischer genetischer Veränderungen, die das Fortschreiten des Krebses fördern. Mit Hilfe fortschrittlicher gentechnisch veränderter Mausmodelle untersuchen wir, wie unterschiedliche Genexpressionsprofile die Aggressivität des Tumors und das Ansprechen auf eine Behandlung beeinflussen. Ein wichtiger Teil unserer Forschung besteht in der Identifizierung von Biomarkern, die schlechte therapeutische Ergebnisse vorhersagen, mit dem Ziel, präzisere Krebstherapien zu entwickeln.

Methoden und Technologien: Unsere Forschung setzt mehrere Spitzentechnologien ein:

- Gentechnisch veränderte Mausmodelle zur genauen Nachahmung von menschlichem Krebs.

- CRISPR/Cas9-Technologie für präzise genetische Veränderungen zur Untersuchung der Auswirkungen bestimmter Gene auf Krebs.

- Lineage Tracing: Diese Technik verfolgt die Entwicklung und Differenzierung von Krebszellen und bietet Einblicke in die Tumorentwicklung.

- Epigenom- und Einzelzell-Transkriptomanalysen helfen uns, die Genexpression und regulatorische Veränderungen auf Einzelzellebene zu untersuchen, was unser Verständnis des Verhaltens von Krebszellen verbessert.

- 3D-In-vitro-Kultursysteme, die es uns ermöglichen, das Krebswachstum in einer Umgebung zu untersuchen, die den physiologischen Bedingungen sehr nahe kommt.

Ziele und gesellschaftliche Relevanz

Das übergreifende Ziel unserer Forschung ist es, das Verständnis der Krebsbiologie zu verbessern, um neue therapeutische Ziele und Strategien zu entdecken.  Indem wir die molekularen Mechanismen der Tumorprogression und der genetischen Instabilität entschlüsseln, wollen wir wirksamere Behandlungen entwickeln. Unsere Bemühungen unterstützen das Deutsche Krebsforschungszentrum bei der Bewältigung der großen Herausforderungen in der Krebsforschung, insbesondere bei der Identifizierung und Überwindung von Resistenzmechanismen, um die Ergebnisse für die Patienten zu verbessern.

Projekte

Das Bild zeigt mikroskopische Aufnahmen von Lungengewebe mit verschiedenen Markerfärbungen. Die Hauptstruktur ist ein Lappen mit hervorgehobenen Zellen in Grün, Blau und Rot, die unterschiedliche Zelltypen darstellen. Es sind auch detaillierte Aussschnitte von Zellstrukturen zu sehen.

Entschlüsselung der genetischen Hintergrund des nicht-kleinzelligen Lungenkrebses: Fusionsvarianten und therapeutische Möglichkeiten

Nicht-kleinzelliger Lungenkrebs (non-small cell lung cancer, NSCLC) ist eine der häufigsten und tödlichsten Krebsarten weltweit. Eine wichtige Ursache für NSCLC ist die Fusion zwischen den Genen anaplastische Lymphomkinase (ALK) und echinoderm microtubule-associated protein-like 4 (EML4). Bislang wurden etwa 15 verschiedene EML4-ALK-Fusionsvarianten identifiziert. Diese weisen jeweils unterschiedliche Merkmale auf, die sich auf ihre Stabilität, ihre genomische Lokalisierung, ihr Ansprechen auf zielgerichtete Therapien und ihre Auswirkungen auf die Prognose auswirken.

Unsere Forschung ist darauf ausgerichtet, die komplizierten Mechanismen zu entschlüsseln, die die Entwicklung und das Fortschreiten dieser Fusionsvarianten steuern. Wir sind besonders daran interessiert, wie gleichzeitig auftretende genetische Veränderungen, wie beispielsweise der Verlust von TP53, das Verhalten dieser Varianten beeinflussen und neue therapeutische Ziele identifizieren. Neben EML4-ALK-Fusionen erforscht unser Team auch andere chromosomale Rearrangements, die zur Pathogenese des NSCLC beitragen, einschließlich der Auswirkungen des Verlusts des Y-Chromosoms und der Rolle spezifischer epigenetischer Regulatoren wie Kdm5d und Uty bei dieser Tumorart.

Um diese genetischen Feinheiten zu untersuchen, nutzen wir CRISPR/Cas9 Gene Editing, um gentechnisch veränderte Mausmodelle zu erzeugen. Diese ermöglichen die induzierbare Expression spezifischer Genfusionen und die gezielte Inaktivierung von Genen, die mit NSCLC in Verbindung stehen. Unser Ansatz umfasst modernste Techniken, darunter speziell angepasste in-vivo-Tumormodelle, die die menschliche Tumorerkrankungen nachahmen, Organoide aus Maus- und Patientengewebe sowie sequenzielle Untersuchungen von Genveränerderungen in vivo. Diese Methodiken bildeen nicht nur die histopathologischen und molekularen Merkmale des menschlichen Lungenkrebses nach, sondern bietet auch eine herausragende Plattform für die Entschlüsselung der molekularen Treiber des NSCLC und die Entwicklung bahnbrechender Behandlungsmöglichkeiten.

Team

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    Prof. Dr. Rocio Sotillo Roman

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    Maria Bandeira Ferreira Ramos

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    Ayushi Bhanushali

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    Natascha Bäuerle

    Ph.D. Student

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    Maria Capone

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    Can Gürkaslar

    Lab technician

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    Janina Hattemer

    Visiting student

  • Administrative Assistant to Prof. Dr. Rocio Sotillo Molecular Thoracic Oncology/B220 German Cancer Research Center (DKFZ) Foundation under Public Law Im Neuenheimer Feld 280 69120 Heidelberg Germany Telephone: +49 6221 42-3690 anoushka.imo@dkfz-heidelberg.de Office Hours: Tue-Fri 09:00-14:00

    Anoushka Imo

    Administrative Assistant

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    Amelie Mahr

    PhD student

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    Mulham Najajreh

    PhD student

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    Laura Saverino

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    Valeria Seifert

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    Steve Paul Smarduch

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    Dr. Kalman Somogyi

    Senior scientist

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Gesamtes Team

Publikationen

Bioinformatics. 2026.

Esmaeelpour N, Mücke O, Altun G, Cornick J, Capone M, Sotillo R, Llamazares-Prada M, Plass C, Scherer M.

Semin Cancer Biol. 2026.

Dizdarević S, Timofeev O, Kazdal D, Pullamsetti SS, Sotillo R, Loges S, Kobold S, Stenzinger A, Stiewe T, Savai R.

Genome Med. 2025.

Singh G, Schmenger T, Gonzalez-Sanchez JC, Kutkina A, Bremec N, Diwan GD, Mozas P, López C, Siebert R, Sotillo R, Russell RB.

Cancer Discov. 2026.

Diaz-Jimenez A, Shuldiner EG, Somogyi K, Shih KY, González-Velasco Ó, Najajreh M, Kim S, Akkas F, Murray CW, Andrejka L, Tsai MK, Brors B, Hofmann I, Sivakumar S, Sisoudiya SD, Sokol ES, Cai H, Petrov DA, Winslow MM, Sotillo R.

Nat Biomed Eng. 2025.

Hebert JD, Xu H, Tang YJ, Ruiz PA, Detrick CR, Wang J, Hughes NW, Donosa O, Siah VP, Andrejka L, Karmakar S, Aboiralor I, Tang R, Sotillo R, Sage J, Cong L, Petrov DA, Winslow MM.

Ausgewählte Publikationen

2024 - BioRxiv

Diaz-Jimenez, A., Shuldiner, E. G., Somogyi, K., Gonzalez, O., Akkas, F., Murray, C. W., Andrejka, L., Tsai, M. K., Brors, B., Sivakumar, S., Sisoudiya, S. D., Sokol, E. S., Petrov, D. A., Winslow, M. M., & Sotillo, R.

2024 - Drug Resist Updat

Diaz-Jimenez A, Ramos M, Helm B, Chocarro S, Frey DL, Agrawal S, Somogyi K, Klingmüller U, Lu J, Sotillo R. 

2023 - Genome Biol

Alonso de la Vega A, Temiz NA, Tasakis R, Somogyi K, Salgueiro L, Zimmer E, Ramos M, Diaz-Jimenez A, Chocarro S, Fernández-Vaquero M, Stefanovska B, Reuveni E, Ben-David U, Stenzinger A, Poth T, Heikenwälder M, Papavasiliou N, Harris RS, Sotillo R

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