Statusbericht der Klinisch-Experimentellen Forschungseinrichtung (KEF)

des Jahres 2009

Prof. Dr. med. M. Kunz, Klinik für Dermatologie, Zentrum für Entzündungsmedizin

Prof. Dr. med. T. Kurz undProf. Dr. med. T. WeilMedizinische Klinik II

Dr. med. J. KöchlingKlinik für Kinder-und Jugendmedizin

Prof. Dr. med. P. Lamprecht und Prof. Dr. med. W.L. GrossPoliklinik für Rheumatologie

Prof. Dr. med. H. LehnertMedizinische Klinik I

Prof. Dr. med. R. PausKlinik für Dermatologie und Venerologie

Prof. Dr. med. A. PetersMedizinische Klinik I

Prof. Dr. med. B. WollenbergKlinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

Prof. Dr. rer. nat. J. BornInstitut für Neuroendokrinologie

Prof. Dr. med. K. Dalhoff und PD Dr. med. J. RuppMedizinische Klinik III und Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene

Dr. med. L. EversKlinik für Plastische Chirurgie

PD Dr. med. T. FischerKlinik für Dermatologie und Venerologie

PD Dr. med. J. HabermannKlinik für Allgemeine Chirurgie

Prof. Dr. med. O. HiortKlinik für Kinder-und Jugendmedizin

Prof. Dr. med. J. KleinMedizinische Klinik I

Struktur 1 Gebäude 2 - 4 Antragsteller und Projekte 5 - 7 Forschungsberichte und Drittmittel 2009 8 - 80

Klinisch- Experimentelle Forschungseinrichtung (KEF)

Die Klinisch-Experimentelle Forschungseinrichtung (KEF) ist eine zentrale

Einrichtung des UK-SH, Campus Lübeck. Der Vorstand besteht neben dem Dekan als Vorsitzenden und dem Koordinator aus drei weiteren Mitgliedern der

Forschungskommission aus dem Kreis der Professoren sowie zwei Mitgliedern der Forschungskommission aus dem Kreis der Wissenschaftlichen Mitarbeiter. Die Einrichtung

stellt Laborräume samt Infrastruktur zur Verfügung.

Vorstandsmitglieder der KEF 2009

Vorsitzender und Dekan der Medizinischen Fakultät: Herr Prof. Dr. W. Solbach Koordinator der KEF: Herr Prof. Dr. G. Sczakiel Mitglieder aus der Forschungskommission: Frau Prof. Dr. G. Gillessen-Kaesbach

Frau Prof. Dr. B. Wollenberg Herr Prof. Dr. W. Solbach Herr Prof. Dr. D. Zillikens Herr Dr. J. Büning Herr Dr. D. Rasche

Mitarbeiter der KEF: Frau P. Höltig,(Sekretariat) Mitarbeiter aus dem Institut Dr. Rosel Kretschmer-Kazemir-Fa Molekulare Medizin Herr M. Schütt Herr W. Wünsche

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Arbeitsgruppe Prof. Dr. rer. nat J. Born, Institut für Neuroendokrinologie

Einflüsse von Schlaf und elektrischer Hirnstimulation auf Gedächtnis bei der Ratte

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. K. Dalhoff und PD Dr. med. J. Rupp, Medizinische Klinik III und Inst. f. Med. Mikrobiologie und Hygiene

Mechanismen der körpereigenen Abwehr gegen respiratorische Pathogenese: in vitro Infektion ein einem humanen Lungenmodell Arbeitsgruppe Dr. med. L. H. Evers, Klinik für Plastische Chirurgie Die Rolle der Apoptose im thermischen Wundmodell

Arbeitsgruppe PD Dr. med. T. Fischer, Klinik für Dermatologie und Venerologie

Gen-Mapping von humanen Haarfollikeln als Targeting-Strategie zur Identifizierung von Caffein-ähnlichen Effekten auf die intrafollikuläre Energiebalance Hair Growth Target Discovery: Gene-analysis based idendification of biological pathway to be targeted in hair loss at different ages of life CHR- und Substanz P-regulierter Stress am Haarfollikel Melatonin als UV-protektiver Faktor im humanen Vollhautmodell Untersuchung der UV-Antwort des humanen Haarfollikels auf UV-Bestrahlung

Arbeitsgruppe PD Dr. med. J. Habermann, Klinik für Allgemeine Chirurgie

Diagnostic serum protein chip validation for population wide colorectal cancer screening

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. O. Hiort , Klinik für Kinder– und Jugendmedizin

Ortsspezifischer Steroid-Metabolismus und intrakrine Androgen-Biosynthese. Restaktivitäten des Androgenrezeptors mit CAIS assoziierten Mutationen. Bedeutung und Funktion der kurzen Transkriptvariante AR45 des humanen Androgenrezeptors. Identifizierung Genitalentwicklungs-spezifischer Androgenrezeptor-Coregulator-Interaktionen Korrelation der postpubertären Entwicklung von PAIS Patienten mit bekannter AR Mutation und ihrer in vitro Funktionseinschränkungen

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Albrightsche heriditäre Osteodystrophie: Klinische, biochemische und molekulargenetische Veränderungen. Klinische, laborchemische und molekulargenetische Charakterisierung von Patienten mit hypophosphatämischer Rachitis.

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. J. Klein, Medizinische Klinik I

Regulatoren der Fettgewebsfunktion und Kontrollmechanismen der Energiehomöostase Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. M. Kunz, Klinik für Dermatologie und Venerologie Idendifikation und molekulares Targeting von Signalwegen beim malignen Melanom Identification and functional analysis of microRNAs involved in malignant melanoma progression Funktion konventioneller und plasmazytoider dendritischen Zellen (cDC, pDC) bei der Entstehung und Unterhaltung der kollagen-induzierten Arthritis (CIA) Analysis of progammed death -1 (PD-1) signal transduction in T cells

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. T. Kurz und Prof. Dr. med. J. Weil, Medizinische Klinik II

Bedeutung des Phospholipase D Signaltransduktionsweges am Herzen Arbeitsgruppe Dr. med. J. Köchling, Klinik für Kinder und Jugendmedizin

Präklinische Untersuchung von Leukämie spezifischer DNA-Vakzinierung zur Behandlung von minimal residual disease bei PH+ akuter lymphoblastischer Leukämie im syngenen Mausmodell

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. P. Lamprecht und Prof. Dr. med. W. L. Gross, Poliklinik für Rheumatologie

Frühpathogenese der Wegenerschen Granulomatose: von der natürlichen Abwehr mit Granulombildung zur Autoimmunität Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. H. Lehnert, Medizinische Klinik I Investigating the functional role of 5-HAT and MC4 receptors in the central regulation of appetite: a combinded neurophysiological and molecular approach

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Central nervous and metabolic effects of intranasal leptin in diet induced obesity and studies on leptin receptor signal transduction induced by leptin fragments

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. R. Paus, Klinik für Dermatologie und Venerologie

Selective enhancement of hair pigmentation by stimulated of endogenous melanin production Screening of hair growth-inhibitory compounds in human hair follicle organ culture Reparatur von Hautdefekten durch Verwendung autologer Haarfolikel-Stammzellen, kultiviert unter Nischensimulierenden Bedingungen Relevant strategies for the restoration of human hair follicle immune privilege Molekulare Kontrolle der Haarfolikelinduktion Neue Wege in der Erforschung der “Haarzyklusuhr” micro RNA als Kontrollelement des humanen Haarzyklus? Protection of epithial stem cells from autoimmune destruction by targeted immune privilege manipulation Entwicklung eines Haarwuchsmittels auf der Basis von Thymuspeptiden Inhibition of chemotherapy-induced alopecia Extramedullary apoptosis control by EPO as a new survival factor for human skin Tissue Damage Mechanisms Chemotherapy induced hair loss Pepitde screening in human hair follicle organ culture

Arbeitsgruppe Prof. Dr. med. A. Peters, Medizinische Klinik I

Der Einfluss dynamischer Veränderungen des Plasmaglukosespiegels auf Hunger, Nahrungsaufnahme und DC-Potentiale Der Einfluss dynamischer Veränderungen des Plasmaglukosespiegels auf Hunger und Nahrungsaufnahme Der Einfluss dynamischer Veränderungen des Plasmaglukosespiegels auf die Nahrungsaufnahme, Gedächtnisfunktionen und Befindlichkeit bei Tageslicht-und Zeit-Deprivation Einfluss der Perzeption süßen Geschmacks auf das Nahrungsaufnahmeverhalten von adipösen und normalgewichtigen Probanden nach oraler Glukoseaufnahme Einfluss der oralen Energieaufnahme auf das Stresssystem bei Patienten mit primärer Nebennierenrindeninsuffizienz (M. Addison)

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Arbeitsgruppe Frau Prof. med. Dr. B. Wollenberg, Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde TLR 3 und p38 MAP Kinase vermittelte Signaltransduktionskaskaden in Kopf-Hals-Karzinomen Die Rolle von Th17 Zellen bei Kopf-Hals-Karzinomen Einfluss von HNSCC auf die Aktivität humaner NK-Zellen Identifizierung und Charakterisierung potentieller HNSCC-Tumor-Stammzellen anhand aktueller Therapie-Schemata Funktionelle Beeinflussung Myeloider Dentritischer Zellen durch HNSCC assoziierte DAMPs Immunmodulation Regulatorischer T-Zellen (Treg) in Kopf-Hals-Karzinomen (HNSCC) Modulation der IFN-α Produktion plasmazytoider Zellen durch maligne Kopf-Hals-Tumoren Stammzellcharakteristika bei Polyposis nasi

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Prof. Dr. rer. nat. J. Born und Prof. Dr. rer. medic. L. Marshall Institut für Neuroendokrinologie Einflüsse von Schlaf und elektrischer Hirnstimulation auf Gedächtnis bei der Ratte 1. Fragestellung:

Untersuchung der Wirkung von schwacher transkranieller elektrischer Stimulation bei Ratten auf die gehirnelektrische Aktivität und Verhalten.

2. Methodik:

Chronische EEG-Ableitungen, transkranielle elektrische Stimulation, histologische Hirnschnittuntersuchung (HE-Färbung)

3. Ergebnisse: Etablierung einer Methode zur Untersuchung der Wirkung von schwacher transkranieller elektrischer Stimulation bei Ratten. Eine signifikante Wirkung der transkraniellen elektrischen Stimulation wurde in vorläufigen Analysen festgestellt.

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger DFG-SFB 654: Z-Projekt, A6 Förderzeitraum 2009/2-2013/1 Fördervolumen ca. 588,000 € Sachmittel/Stellen davon 1.5 E13/2, E8 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen Ca. 15,000 € 2. Neu eingeworbene Drittmittel s. oben DFG-SFB

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF Keine, da durch Aussscheiden einer Mitarbeiterin die Arbeit für mehrere Monate pausierte.

1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse keine

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Prof. Dr. med. K. Dalhoff und PD Dr. med. J. Rupp Medizinische Klinik III*, Inst. f. Med. Mikrobiologie und Hygiene** Dalhoff* / Rupp*, ** / Droemann*

Projekt

Mechanismen der körpereigenen Abwehr gegen respiratorische Pathogene: in vitro Infektion in einem humanen Lungenmodell 1. Fragestellung:

Chronische Atemwegserkrankungen gehören weltweit zu den fünf häufigsten Volkserkrankungen. Infektion und Kolonisation der unteren Atemwege spielen eine wichtige Rolle in der Pathogenese und Progression. Im Rahmen dieses Projekts wird die Rolle von Erregererkennungsrezeptoren und Molekülen der Signaltransduktion für die Entzündungsreaktion bei Infektionen mit intra- und extrazellulären Pathogenen in der humanen Lunge charakterisiert. Die zentrale Frage ist, ob eine pathologische Reaktion auf mikrobielle Stimulation an der Entwicklung der COPD beteiligt ist und wieweit Normoxie bzw Hypoxie Entzündungsreaktion und pulmonales Remodeling beeinflussen.

2.Methodik:

In unserer Arbeitsgruppe entwickeltes Modell der in vitro- Gewebsinfektion in der humanen Lunge. Die Gewebsproben werden aus Lungenresektaten gewonnen. Nach in vitro Infektion mit Hämophilus influenzae und/oder C. pneumoniae wird die Expression von Erkennungsrezeptoren der TLR Familie, Wachstumsfaktorrezeptoren (EGFR, VEGF), Endothelin sowie von MAP-Kinasen in pulmonalen Epithelzellen und Makrophagen mittels in situ Hybridisierung, RT-PCR und Immunhistochemie untersucht. Die Modulation der Expression wichtiger Rezeptoren und Signalmoleküle unter Normoxie und Hypoxie wird selektiv evaluiert. Für die Gewebsuntersuchungen steht ein innovatives Fixierungsverfahren zur Verfügung ( Kooperation mit PD Dr. T. Goldmann, Klinische und experimentelle Pathologie am Forschungszentrum Borstel). Die funktionelle Bedeutung der beschriebenen Signalwege hinsichtlich Inflammation und Infektion wird durch selektive Inhibition geprüft. Für umfassende Analysen von Reaktionswegen werden Microarrays durchgeführt, auf Proteinebene die Proteomanalyse nach mikrobieller Stimulation mittels 2D-Elektrophorese.

3. Ergebnisse:

Zur Identifizierung von Schlüsselmolekülen der NTHI-induzierten Entzündungsreaktion wurden Genomarray - Experimente durchgeführt, die eine starke Heraufregulation des erstmals von unserer Arbeitsgruppe in der Lunge beschriebenen TGF-β-Pseudorezeptors BAMBI (BMP and activin membrane-bound inhibitor) ergaben (Manuskript in Revision). Dieser Befund ist deshalb von besonderem Interesse, weil TGF-β nach neueren Daten bei pathogenetisch entscheidenden Mechanismen entzündlicher Atemwegserkrankungen wie Remodeling und epithelial-mesenchymaler Transformation eine herausragende Rolle spielt. Aktuelle, inzwischen als Abstract publizierte Daten zeigen ein Remodeling des pulmonalen Epithels nach Infektion mit Hämophilus influenzae, welches mit einer Hochregulation von VEGF und Endothelin assoziert ist (ERS 2009).

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Zeitraum 2009 Drittmittel

Projektträger: 1. BMBF CAPNETZ, 3. Förderperiode 2007-2009 (K. Dalhoff) 2. DFG- Exzellenzcluster “Inflammation at Interfaces“ (2008- 2012). Chlamydial host interactive proteins (CHIP). (J. Rupp) 3. DFG- Exzellenzcluster “Inflammation at Interfaces“ (2008-2009) Miniproposal: „Genetic signatures of host cell and pathogen in intracellular C. pneumoniae infection”. (J. Rupp) Förderzeitraum ad 1: 2007-2009 ad 2: 2008 -2012 ad 3: 2008 - 2009 Fördervolumen 2009 Sachmittel/Stellen ad 1: 18.014,01 Euro ad 2: 35.000 Euro (Sachmittel)/ 65.000 Euro (Personal) Ausgegebene Drittmittel in 2008 Sachmittel/Stellen ad 1: 21.756,89 Euro Euro ad 2: 30.000 Euro (Sachmittel)/ 18.000 Euro (Personal) ad 3: 50.000 Euro (Sachmittel) Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 Forschungsförderung der Universität zu Lübeck (Förderperiode 2009/2010), Paketverbund „Entzündung des Epithels- Ein Balanceakt“. Projekt: „Die funktionelle Bedeutung des Lungenepithels in der Entstehung chronischer Lungenveränderungen bei bakterieller Infektion“ (J. Rupp). 72.400 Euro ERA- NET PathoGenoMics (2nd call, 2009- 2012)/ „Host-pathogen protein-protein interactomes and their influence on the host metabolome (Pathomics)“ (J. Rupp). 212.807 Euro PROGRESS, BMBF geförderte Studie zu genetischen Faktoren bei Pneumonie und Sepsis (K. Dalhoff). Honorierung rekrutierungsabhängig

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF Originalarbeiten erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

1. Schaaf B, Luitjens K, Goldmann T, van Bremen T, Sayk F, Dodt C, Dalhoff K, Droemann D. Mortality in human sepsis is associated with downregulation of Toll-like receptor 2 and CD14 expression on blood monocytes. Diagn Pathol. 2009;4:12 IF 1.108

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2. Abdullah M, Schultz H, Kähler D, Branscheid D, Dalhoff K, Zabel P, Vollmer E, Goldmann T. Expression of the acute phase protein haptoglobin in human lung cancer and tumor-free lung tissues. Pathol Res Pract. 2009;205:639-47 IF1.02 3. Rupp J, Pfleiderer L, Jugert C, Moeller S, Klinger M, Dalhoff K, Solbach W, Stenger S, Laskay T, van Zandbergen G. Chlamydia pneumoniae hides inside apoptotic neutrophils to silently infect and propagate in macrophages. PLoS One 2009;4:e6020 IF 3.7 4. Kern JM, Maass V, Rupp J, Maass M. Proliferative stimulation of the vascular endothelin-1 axis in vitro and ex vivo by infection with Chlamydia pneumoniae. Thromb Haemost 2009: 102:743-53. IF 6.3 5. Rupp J, Haertel C, Iblher P, Puzik A, Osthues I, Schultz C, Mueller-Steinhardt M. Immunomodulatory effects of Sanglifehrin A in the innate and acquired immune response of neonatal whole blood cells. Immunobiology 2009; 214:235-243. IF 2.9 6. Rueter D, Hauber JP, Droemann D, Zabel P, Uhlig S. Low-Frequency Ultrasound Permeates the Human Thorax and Lung: a Novel Approach to Non-Invasive Monitoring.. Ultraschall Med. 2009 in press. IF 2.394 b) eingereicht 1. Drömann D, Rupp J, Röschmann K, Osbahr S, Ulmer A, Marwitz S, Xu F, Schultz H, Vollmer E, Zabel P, Dalhoff K, Goldmann T. The TGF-beta-Pseudoreceptor BAMBI is strongly expressed in COPD lungs and regulated by nontypeable Haemophilus influenzae. Respir Res (under revision)

2. Buchbeiträge/Reviews

Höffken G, Lorenz J, Kern W, Welte T, Bauer T, Dalhoff K et al. Epidemiologie, Diagnostik, antimikrobielle Therapie und Management von erwachsenen Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie – S3 Leitlinie . Pneumologie 2009;63:549-652 Schaberg T, Bauer T, Dalhoff K et al (2009). Management of a new influenza A/H1N1 virus pandemic within the hospital] Pneumologie 63:417-25. Moosig F, Dalhoff K (2009). Infectious pulmonary complications of rheumatic diseases. Z Rheumatol. 68:658-64

Anderes

Promotionsstipendium für Fr. Sünya Osbahr (2008-2010). Promotionsstipendium 2009- 2011 (Med. Fakultät, Universität zu Lübeck) für Saskia Bermbach: „Interaktion zwischen gesundem Atemwegsepithel und Bakterien- zilienvermittelter Transport, Anheftung und Signaltransduktion“ (Betreuung zusammen mit Peter König/ Institut für Anatomie)

Dissertationen und andere Abschlüsse

Liv Witte Arne Lüers

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Dr. med. L. H. Evers Klinik für Plastische Chirurgie Projekt 1 Die Rolle der Apoptose im Ischämie-Reperfusionsschaden 1. Fragestellung:

Die Rolle der Apoptose im thermisch verletzten Gewebe konnte in den letzten Jahren zunehmend untersucht und etabliert werden. Die Stasezone bei tief 2-gradigen Verbrennungen ist einem oxidativen Stress ausgesetzt, der aus dem Reperfusionsschaden resultiert. Dieser Reperfusionsschaden führt überwiegend zu einem apoptotischen Zelltod. Nitric oxide (NO) spielt eine signifikante Rolle in der Initiierung der inflammatorischen Kaskade, vor allem durch die vermehrte Expression der durch Makrophagen induzierten Nitric oxide synthase (i-NOS). Eine experimentelle Studie wurde entworfen, um ein Verbrennungsmausmodell zur Untersuchung des apoptotischen Zelltodes in tief 2-gradigen Verbrennungsverletzungen zu entwickeln. Darüberhinaus wurde ein möglicher protektiver Effekt eines spezifischen i-NOS Inhibitors sowohl im lokalen Wundgewebe als auch im systemischen Organsystem untersucht.

2. Methodik:

Zunächst erhielten 40 Mäuse (C57BL/6) eine 30 % KOF Verbrühungsverletzung am Rücken. Die Kontrollgruppe (n=20) erhielt keine interventionelle Medikation außer Flüssigkeitsgabe und Analgesie. Die Studiengruppe (n=20) erhielt 3 mg/kg i.p. S-methylisothiourea (SMT), ein spezifischen i-NOS Inhibitor alle 12 h. Der Endpunkt der Studie war 24 h und 48 h. Die sichtbare thermische Wunde und das angrenzende Gewebe wurde histologisch untersucht. TUNEL assay, M30 Cytodeath assay, PARP assay und Messung des apoptotischen Index wurden durchgeführt. Um die systemischen Auswirkungen untersuchen zu können, erfolgte in einem zweiten Modell eine 40 % KOF Verbrühungsverletzung, die weitere Auswertung der Organsysteme (Lunge, Darm etc.) erfolgte analog.

3. Ergebnisse:

Der mittlere apoptotische Index (AI) für die Kontrollgruppe betrug 0.248 (+/- 0.04 SE) und 0.181 (+/- 0.02 SE) nach 24 und 48 h. Der AI für die i-NOS Inhibitor Gruppe betrug 0.147 und 0.141 nach 24 und 48 h. Die statistische Auswertung erfolgte mittels ANOVA Test. Die Differenz zwischen beiden Gruppen ist statistisch signifikant (p=0.004). Bei den systemischen Auswirkungen zeigte sich der AI in der Kontrollgruppe des Lungengewebes bei 0.223 (±0.03) und 0.199 (±0.03) nach 24 und 48 h. In der Studiengruppe zeigte sich ebenfalls eine Reduktion des apoptotischen Index (0.171 und 0.161 nach 24 und 48 h).

Projekt 2 Die Rolle der Apotose im Ischämie/Reperfusionsschaden 1. Fragestellung:

Die Hypothese ist, dass freier mikrovaskulärer Gewebstransfer ein Modell der Ischämie-Reperfusion darstellt. Der Reperfusionsschaden induziert einen durch freie Sauerstoffradikale vermittelten Effektormechanismus, der zu einer Erhöhung der Apoptose führt. Diese detaillierten Kenntnisse können eine Grundlage für Interventionsmöglichkeiten sein.

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2. Methodik: Studiengruppe: Freie Muskellappenplastik n=20 Kombinierte Haut-/Muskellappenplastik n=20 Während der Operation wird eine kleine Gewebsbiopsie entnommen. Diese Biopsie wird (1) unmittelbar bevor der Ischämie (also vor dem Abklemmen des Gefäβstiels), (2) am Ende der Ischämie (abgeklemmter Gefäβstiel) und (3) nach erfolgter Reperfusion (am Ende der Operation) entnommen. Die Gröβe des entnommenen Gewebes wird 3 x 3 mm betragen. In allen Fällen wird die Gewebeentnahme aus Lappenbereichen erfolgen, die ohnehin im Rahmen der Lappeneinpassung verworfen wären würden. Alle Biospien werden während der Operationsdauer und unter Anästhesie entnommen.

3. Ergebnisse:

Mesung der Caspase-Aktivität im Gewebe: Werte verschiedener Caspase- Unterformen (Caspase 3, 8) Western Blot Methodik mit Rabbit Anti-caspase 3 Antibody als primärer Antibody weitere Analysen von u.a. VEGF, i-NOS-Aktivität, Cytochrom C, Fas-Ligand mittels etablierter immunhistochemische Methoden (ELISA, Protein m-RNA Extraktion)

Projekt 3 Der Einfluss einer i-NOS-Intervention im Ischämie/Reperfusionsschaden der freien Lappenplastik der Ratte 1. Fragestellung:

Die Fragestellung war die Untersuchung der Rolle der Apoptose als Cell death Mechanismus nach einem Ischämie-Reperfusionsschaden in einem Latissimus dorsi Muskellappenmodell der Ratte. Gleichzeitig wurden die Effekte einer i-NOS Inhibition im Hinblick auf die Apoptoserate evaluiert.

2. Methodik:

30 weibliche Wistar Ratten wurden in 3 Gruppen geteilt. Basisgruppe (n=10): Latissismus dorsi Muskel Lappen basierend auf Gefäßstiel, keine Ischämie-Reperfusion. Kontrollgruppe (n=10): Ischemia Reperfusion (IR) mit Lappenhebung, 4 h Ischämie, 24 h Reperfusion. Studiengruppe (n=10): i-NOS Inhibition mit S-Methylthiourea (SMT) 3 mg/kg an 3 verschiedenen Zeitpunkten: a) 30 min vor Ischämie b) 30 min vor Ende der Ischämie c) 12 h nach Reperfusion. Am Ende des chirurgischen und IR Protokolls wurde der operierte Muskel vom mittlerem Drittel entnommen. Die Muskelproben wurden fixiert und die histologischen Schnitte zur Apoptose-Analyse mit dem TUNEL assay (Roche Applied Biosciences, USA) angefertigt. Der apoptotische Index wurde bestimmt.

3. Ergebnisse:

Der Student’s test wurde zur statistischen Analyse verwendet. Die Basisgruppe zeigte einen geringeren apoptotischen Index als verglichen mit der IR-Kontrollgruppe (p<0.05). Die Tiere in der IR-Kontrollgrupe demonstrierten einen höheren apoptotischen Index als verglichen mit der i-NOS Inhibition Studiengruppe und die Differenz war statistisch signifikant (p<0.05). Somit konnte in der Studiengruppe eine Reduktion der Apoptose erreicht werden, was als vielversprechender Ansatz zum Gewebeerhalt bei freien Lappenplastiken gewertet werden darf.

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Zeitraum

2008-2009

Drittmittel

Projektträger Innovationsfond Schleswig-Holstein Förderzeitraum 2007-2010 Fördervolumen925.000,- € Sachmittel/Stellen 2 Stellen 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009: 75.000,- € Sachmittel/Stellen: 2 Stellen 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009: 75.000,- €

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht a) Petschnik AE, Klatte JE, Evers LH, Kruse C, Paus R, Danner S Phenotypic indications that human sweat glands are a rich source of nestin-positive stem cell populations 2009, Br J Dermatol., Sep 22. Epub ahead, IF 3.25 Evers L, Gebhard M, Lange T, Siemers F, Mailänder P Hibernoma – Case report and literature review Am J of Dermatopathol 2009, Aug 7, Epub ahead, IF 1.6 Evers L, Bhavsar D, Mailänder P The Biology of Burn Injury J of Exp Dermatology, 2009, accepted, IF 3.4 b) Bhavsar D, Evers L, Rennekampff O, Tenenhaus M. Role of Apoptosis in Burn. Apoptosis 2009, submitted / IF 3.9 2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse laufende Dissertationen: 5 Doktoranden

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PD Dr. med. T. Fischer PD Dr. med. T. Fischer Klinik für Experimentelle Dermatologie Projekttitel Gen-Mapping von humanen Haarfollikeln als Targeting-Strategie zur Identifizierung von spezifischen Effekten auf die intrafollikuläre Energie-Balance 1. Fragestellung:

Voruntersuchungen zeigten sowohl auf männliche als auch weibliche humane Haarfollikel eine wachstumsstimulierende Wirkung von bestimmten Phosphodiesterase-Hemmern. Das aktuelle Projekt hat zum Ziel, durch Phosphodiesterase-Hemmer induzierte Gene, daraus abgeleitete Signalwege und neue, zusätzliche Targets dieser Substanzen im Stoffwechselweg zu identifizieren. Nach Identifikation von Kandidatsubstanzen werden diese in vitro im Haarorgankulturmodell auf ihre wachstumsfördernden Eigenschaften untersucht (Modulation von haarbiologischen Schlüsselparametern). Als translationaler Forschungsansatz ist schließlich das Ziel, die Erkenntnisse aus den in vitro Resultaten in eine klinische Prüfung mit Patienten mit androgenetischer Alopezie zu überführen.

2. Methodik:

Gewinnung von Haarfollikel-tragenden Kopfhautgewebeproben von Männern undFrauen mit androgenetischer Alopezie Mikrodissektion und Kultivierung der Einzelhaarfollikel im Haarorgankulturmodell über 24 Std. (Kurzzeit-Gen-Regulation) und 120 Std. (Langzeit-Gen-Regulation) Funktionelle Untersuchungen: Haarschaftlängenmessung Haarzyklus-Analyse (HE) TGF-beta2- und IGF-1-Regulation, Ki67/TUNEL-Assay (Immunfluoreszenz) Neue Proteine, deren kodierende Gene im Micro-Array identifiziert wurden (Immunfluoreszenz) Gen-Mapping mit DNA-Chip/Micro-Array-Analyse Genom-weit = 41.000 Gene) Gen-Profiling mit Pathway-Analyse Q-PCR

3. Ergebnisse:

Es wurden bis zu 2.756 durch Phosphodiesterase-Hemmer regulierte Gene in humanen Haarfollikeln von Männern und Frauen identifiziert. In der 2-fachen, signifikanten, unidirektionalen Expression zeigten sich 19 Gene bei männlichen und 22 Gene bei weiblichen Haarfollikeln reguliert. Diese wurden teilweise in signifikanter Weise durch Q-PCR bestätigt. Damit sind signifikante Daten entstanden, die neue Mechanismen und Targets der Haarbiologie erschließen.

Zeitraum: April 2008 – April 2011 Drittmittel

Projektträger: Industrie-Sponsor Förderzeitraum: April 2008 bis April 2011 (3 Jahre)

Fördervolumen: Gesamtvolumen: 422.191,77 EUR inkl. Overhead + MwSt.

Jahresbudget 2008: 107 000.- EUR

PD Dr. med. T. Fischer Jahresbudget 2009: 123.059.- EUR

Sachmittel/Stellen 30.000.- EUR / 93.000.- EUR/Jah 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen 20.000.- EUR/82.000.- EUR

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009

keine, da Projekt weiterläuft

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten keine, da zunächst Schutzrechte angemeldet werden 2. Buchbeiträge keine, da zunächst Schutzrechte angemeldet werden 3. Anderes Patentfähige Mechanismen und Gene Dissertationen und andere Abschlüsse keine -

PD Dr. Dr. med. J. K. Habermann Klinik für Chirurgie Diagnostic serum protein chip validation for population wide colorectal cancer screening 1. Fragestellung:

In der klinischen Routine kommen derzeit zwei Verfahren für die frühzeitige Erkennung von Darmkrebs zum Einsatz: Der Stuhltest auf okkultes Blut, der eine geringe Sensitivität aufweist, und die Darmspiegelung, die den Goldstandard aller Untersuchungen darstellt. Bei dem zuletzt genannten Verfahren können gleichzeitig auch verdächtige Polypen entfernt werden. Allerdings fällt die Akzeptanz für diese Untersuchungsmethode in der deutschen Bevölkerung gering aus: nur ca. 30% der hierzu Berechtigten nehmen das Angebot einer kassenärztlich getragenen Vorsorgekoloskopie wahr. Eine Folge davon ist, dass weit über 50% der Patienten mit Darmkrebs erst in einem fortgeschrittenen Tumorstadium diagnostiziert werden und somit schlechte Heilungschancen besitzen. In diesem Projekt soll daher ein Verfahren für die Früherkennung von Darmkrebs entwickelt und etabliert werden, das nicht-invasiv mit einem einfachen Bluttest zu einer hohen Verlässlichkeit bei hoher Akzeptanz führt. Hieran arbeitet das Chirurgische Forschungslabor der Klinik für Chirurgie, Universität zu Lübeck, gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Jena, dem Deutschen Krebsforschungszentrum Heidelberg und Randox Laboratories GmbH. Das Chirurgische Labor hat in diesem vom BMBF geförderten Projekt die Koordination.

2. Methodik: Das gemeinsame Ziel der Antragsteller ist es, einen Biochip zu generieren, der es durch eine optimierte Biomarker-Kombination erlaubt, mit hoher Genauigkeit kolorektale Tumoren zu einem frühestmöglichen Zeitpunkt zu entdecken. Damit soll ein kosteneffektives und patientenfreundliches Screeningverfahren etabliert werden, um die betroffenen Patienten rechtzeitig und dadurch mit einer nahezu 100%igen Heilungschance therapieren zu können. Zuerst erfolgt die Charakterisierung der entsprechenden Antikörper und Antigene. Anschließend werden diese Antikörper zur Chipherstellung genutzt, um etwa 800 Serumproben von Patienten mit kolorektalen Karzinomen, Adenomen und gesunden Kontrollpersonen zu testen. Das Hybridisieren und Auslesen der Chips erlaubt dann in Kombination mit speziellen statistischen Analyseverfahren die bestmöglichste Markerkombination für eine klinische Studie zu ermitteln.

3. Ergebnisse:

Eigens identifizierte Serumproteinbiomarker wurden selektiert und durch eine Auswahl publizierter Biomarker ergänzt. Entsprechende Antikörper und Antigene wurden in mehr als 400 Kombinationen für die gemeinsame Chipherstellung auf Kreuzreaktivität getestet. Ein Antikörper und zwei Antigene wurden hierbei durch den Industriepartner selbst entwickelt. Die anderen wurden kommerziell extern beschafft. Die Assay-Optimierung und Herstellung der Testchips für ein erstes Pilotprojekt an 100 Serumproben ist erfolgreich beendet. Außerdem wurde das Instrumentarium zur Chip-Hybridisierung und –Analyse installiert und eine Schulung für die Bedienung der Geräte vorgenommen. Parallel dazu wurde die Rekrutierung von Patienten mit kolorektalem Karzinom, mit Adenomen und von gesunden Kontrollpersonen abgeschlossen. Hierbei wurden strikte Ausschlusskriterien angesetzt, so dass etwa Personen mit unvollständiger Darmspiegelung ausgeschlossen wurden, um eventuelle Missklassifikationen bzgl. Diagnosestellung zu minimieren.

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Zeitraum Januar 2008 bis zunächst Dezember 2010, Anschlussförderung wird beantragt

Drittmittel Projektträger: BMBF Förderzeitraum: 10-2007 bis 09-2010 (Kostenneutrale Verlängerung des Projektzeitraums bis 12-2010 wurde bereits mit dem Projektträger diskutiert und in Aussicht gestellt) Fördervolumen Gesamtes Konsortium: € 1.475.265,-

Klinik für Chirurgie, Universität zu Lübeck: € 476.092,00 Sachmittel/Stellen € 246.951,91 / € 247.428,00 1. Ausgegebene Drittmittel in 2008: € 214.599,00 in 2009: € 101.140,00 Sachmittel/Stellen 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 North German Tumor Bank of Colorectal Cancer (DKH e.V.), 2010 – 2012 € 213.420,- Die Entwicklung eines marktfähigen Analgotemp-Monitoring für die präzise Steuerung von regionalen Anästhesieverfahren (BMWi), 2010 – 2011 € 416.386,-

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 200x > b) eingereicht

a) 2 Manuskripte sind in Arbeit und werden voraussichtlich im ersten Quartal 2010 eingereicht

b) keine

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse keine

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Prof. Dr. med. O. Hiort

Klinik für Kinder- und Jugendmedizin

Projekttitel a) Ortsspezifischer Steroid-Metabolismus und intrakrine Androgen-Biosynthese. b) Identifizierung Genitalentwicklungs-spezifischer Androgenrezeptor-Coregulator-

Interaktionen

c) Korrelation der postpubertären Entwicklung von PAIS Patienten mit bekannter AR Mutation und ihrer in vitro Funktionseinschränkungen

d) Albrightsche hereditäre Osteodystrophie: Klinische , biochemische und molekulargenetische Veränderungen.

1. Fragestellung: Gibt es in Genitalhautfibroblasten aus Patienten mit kompletter HSD17B3 Defizienz eine lokale Testosteron oder DHT-Synthese aus Androstendion, die zu einer unerwünschten Virilisierung während der Pubertät führen könnte. Gibt es Genitalentwicklungs-spezifische Androgenrezeptor Coregulatoren, die in einem kleinen Zeitfenster der Genitalentwicklung gewebespezifisch exprimiert werden. Lässt sich die in vitro Funktionseinschränkung selektierter AR-Mutationen mit der postpubertären Entwicklung von PAIS Patienten korrelieren Funktionelle Analyse der Bedeutung von Gsα-Spleißvarianten für die Rezeptor-vermittelte und nicht-Rezeptor vermittelte Aktivierung der Adenylatcyclase

2. Methodik: Zellkultur primärer Zellen und Zellinien, Mutationsnachweis, Western Blot, Q-RT-PCR, Inkubationsversuche und Nachweis von Steroidmetaboliten (RIA, Tandem-Massenspektroskopie), Transfektionen, Reportergenassays, Mutagenese, Sequenzierung, GFP-tagging, Fluoreszenzmikroskopie, Kinase-Assays, Analyse posttranslationaler Modifikationen, Liganden-Bindungsassay, Hefe und Mammalia-2-Hybrid-Systeme, Co-IP, Zellfraktionierung, MLPA, GST-Pull down, In-vitro Transkription-Translation, cAMP-RIA, DNA-Methylierungsanalyse.

3. Ergebnisse: Inkubationsversuche an Genitalhautfibroblasten mit und ohne HSD17B3 defekt zeigten, dass Androstendion in diesen Zellen trotz einer nachgewiesenen HSD17B5 Expression nicht zu Testosteron oder DHT metabolisiert wird. Allerdings wurden eine Abnahme des Androstendions sowie das Auftreten von etwa 4 Metaboliten in Dünnschichtchromatogrammen nachgewiesen. In Transfektionsstudien mit AR und Reportergenen konnte nachgewiesen werden, dass diese Metabolite insgesamt ein geringeres androgenes Potential als Androstendion aufweisen. Obwohl die AR und HSD17B5 Expression durch Inkubation mit Androstendion anstieg, ließ sich eine intrakrine Testosteronsynthese in Genitalhautfibroblasten nach Inkubation mit physiologischen Androstendionmengen nicht nachweisen. Bei sehr hohem Substratdruck hingegen konnte nach 96h in den Patientenzellkulturen eine Konzentration von bis zu 12 nM Testosteron im Kulturüberstand nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse deuten auf eine vermutlich eher testikuläre statt eine Zielzell-vermittelte Testosteronsynthese in 17β-HSD Typ3 defizienten Patienten.

a) Um nach gewebs- und entwicklungsspezifisch exprimierten Androgenrezeptor-Coregulatoren während der Embryonalentwicklung der Maus zu suchen wurden zunächst verschiedene AR-Bait und Prey-Konstrukte kloniert und die Bedingungen für ein

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Liganden-abhängiges Yeast-2-Hybrid Screening etabliert. Anschließend wurde aus dem Genitalhöcker männlicher Mausembryonen des Stadiums E15 und E16 eine cDNA Bibliothek erstellt, über homologe Rekombination in die Hefevektoren eingebracht und nach DHT-abhängigen AR-Interaktionspartnern durchmustert. Positive Klone wurden durch Retransformation bestätigt und sequenziert. Bisher konnten 71 verschiedene Proteine identifiziert werden. Acht von ihnen wurden bereits aus anderen Geweben identifiziert und als AR-Coregulatoren beschrieben. Unter den restlichen Proteinen konnten einige neue Kandidatengene identifiziert werden. 18 dieser Proteine spielen eine Rolle in der Proliferation, dem Zellzyklus, und der Differenzierung. Interessanterweise weisen 10 dieser Proteine FxxLF oder LxxLL Motive auf. Solche Motive können eine spezifische Wechselwirkung mit der AF2 in der LBD des AR eingehen. Diese Kandidatengene werden jetzt im Detail auf ihre coregulatorischen Eigenschaften und eine spezifische AR-Interaktion untersucht.

b) Bisher konnten 15 PAIS-Patienten mit postpubertären Verlaufsdaten aus der Lübecker Datenbank extrahiert werden. Aus Cambridge konnten weitere 21 Patienten rekrutiert werden, so dass zur Zeit 25 verschiedene AR-Mutationen von Patienten mit PAIS identifiziert werden konnten. Diese25 Mutationen wurden in dem AR-Expressionsvektor pSVAR recreiert. 21 der Mutationen wurden bereits in Cos1-Zellen auf Ihre Transaktivität an einem Glucocorticoid-responsivem Reportergen in Cos1 Zellen getestet. Einige der Mutationen zeigen einen deutlichen Funktionsverlust (>50%) sowohl bei physiologischen als auch bei supraphysiologischen Konzentrationen. Die meisten der bisher getesteten Mutationen weisen eine normale bis leicht erhöhte Miboleron Dissoziationskonstante auf. Vier von sechs der bisher untersuchten Mutationen zeigten eine Reduktion oder einen Verlust der AR-typischen N/C-Interaktion. Zwei Mutationen zeigten eine Zelltyp oder androgenspezifische (T vs DHT) N/C-Interaktion, die z. T. zu einer Wiederherstellung oder sogar bei hohen Androgenkonzentrationen zu einer im Vergleich zum WT erhöhten Interaktion führte. Solche Mutationen könnten in Abhängigkeit von exprimierten Koregulatoren durch eine verminderte Ligandendissoziation oder erhöhte Kofaktorbindung zu einem besonders variablen Phänotyp in einer Subgruppe von Patienten führen.

c) Vom kodierenden Gen GNAS werden zahlreiche Transkriptvarianten abgelesen. Durch alternatives Spleißen von Exon 3 und einem CAG entstehen zwei lange und zwei kurze Spleißvarianten, von denen nicht bekannt ist, ob sie spezifische Funktionen erfüllen. Kürzlich konnten wir bei zwei Patienten einer Familie eine Mutation im Exon 3 des GNAS-Gens nachweisen, die möglicherweise durch eine selektive Defizienz der langen Transkriptvariante zum AHO und PHP Phänotyp führt und damit einen Hinweis auf eine hohe biologische Relevanz der langen Transkriptvariante liefern. Aus diesem Grunde wurden die vier alternativen Spleißvarianten von Gsα in Expressionsvektoren kloniert und in funktionellen Untersuchungen in einem Gsα-knockout-Zellmodell untersucht. Nach Coexpression der Varianten mit dem humanen Parathormonrezeptor und Stimulation mit Parathormon zeigten sich jedoch keine Unterschiede in der cAMP-Produktion zwischen den 4 Varianten.

Zeitraum a) gesamtes Jahr 2009 b) gesamtes Jahr 2009 c) gesamtes Jahr 2009 d) gesamtes Jahr 2009

Drittmittel Projektträger

a) BMBF-Projekt 01GM0625 b) EU, EuroDSD, WP3, task2 c) EU, EuroDSD, WP3,task1

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d) BMBF-Projekt 01GM0620 Förderzeitraum

a) bis Mitte 2009 b) 1.5.2008-30.4.2011 c) 1.5.2008-30.4.2011 d) Bis 31.12.2009

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen

a) 25.880,41 € Personalkosten b) zusammen mit c) c) ca. 125.922 € Sachmittel / ca. 143.000 € d) 6.056,49 Sachmittel /29.493,89 € Personalkosten

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009

a) Studie “Comparison of clinical and metabolic effects of testosterone and estrogens in adult gonadectomized patients with 46,XY DSD due to complete androgene insensitivity syndrome (cAIS)” – BMBF/DFG Programm Klinische Studien.

b) Einfluss von genetischen und epigenetischen Veränderungen im GNAS-Gen auf die Gsα-Aktivität und GHRH Funktion - ´Förderung durch Novo Nordisk Pharma mit 100.000€

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a)erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Selektiv deficiency of Gsα and the possible role of alternative gene products of GNAS in Albright Hereditary Osteodystrophy and Pseudohypoparathyroidism type Ia. Thiele S, Werner R, Ahrens W, Hübner A, Hinkel KG, Höppner W, Igl B, Hiort O. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2009 Aug 5 (Epub ahead of print). IF 1,896 Pseudohypoparathyroidism type Ia (PHP-Ia): maternally inherited GNAS gene mutation. Semiz S, Duzcan F, Candemir M, Caner V, Thiele S, Semiz E, Hiort O. J Pediatr Endocrinol Metab. 2009 Feb;22(2):107-8. IF 5,799 Disorders of sex development expose transcriptional autonomy of genetic sex and androgen-programmed hormonal sex in human blood leukocytes. Holterhus PM, Bebermeier JH, Werner R, Demeter J, Richter-Unruh A, Cario G, Appari M, Siebert R, Riepe F, Brooks JD, Hiort O. BMC Genomics. 2009 Jul 1;10:292. IF 3,93 Apolipoprotein D (APOD) is a putative biomarker of androgen receptor function in androgen insensitivity syndrome. Appari M, Werner R, Wünsch L, Cario G, Demeter J, Hiort O, Riepe F, Brooks JD, Holterhus PM. J Mol Med. 2009 Jun;87(6):623-32. Epub 2009 Mar 30. IF 4,37 Coexistence of two different pseudohypoparathyroidism subtypes (Ia and Ib) in the same kindred with independent Gs{alpha} coding mutations and GNAS imprinting defects. Lecumberri B, Fernandez-Rebollo E, Sentchordi L, Saavedra P, Bernal-Chico A, Pallardo LF, Jimenez Bustos JM, Castano L, De Santiago M, Hiort O, Perez de Nanclares G, Bastepe M. J Med Genet. 2009 Nov 4 IF 5,713 Boy with pseudohypoparathyroidism type 1a caused by GNAS gene mutation (deltaN377), Crouzon-like craniosynostosis, and severe trauma-induced bleeding.

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Graul-Neumann LM, Bach A, Albani M, Ringe H, Weimann A, Kress W, Hiort O, Bartsch O. Am J Med Genet A. 2009 Jul;149A(7):1487-93. IF 4,22

17beta-Hydroxysteroid dehydrogenase-3 deficiency: from pregnancy to adolescence. Bertelloni S, Balsamo A, Giordani L, Fischetto R, Russo G, Delvecchio M, Gennari M, Nicoletti A, Maggio MC, Concolino D, Cavallo L, Cicognani A, Chiumello G, Hiort O, Baroncelli GI, Faienza MF. J Endocrinol Invest. 2009 May 12. IF 1,888

The spectrum of phenotypes associated with mutations in steroidogenic factor 1 (SF-1, NR5A1, Ad4BP) includes severe penoscrotal hypospadias in 46,XY males without adrenal insufficiency. Köhler B, Lin L, Mazen I, Cetindag C, Biebermann H, Akkurt I, Rossi R, Hiort O, Grüters A, Achermann JC. Eur J Endocrinol. 2009 Aug;161(2):237-42. IF 3,791

Disorders of sex development in developmental syndromes. Hiort O, Gillessen-Kaesbachb G. Endocr Dev. 2009;14:174-80. Epub 2009 Feb 27. Review. IF keiner

Clinical evaluation study of the German network of disorders of sex development (DSD)/intersexuality: study design, description of the study population, and data quality. Lux A, Kropf S, Kleinemeier E, Jürgensen M, Thyen U; DSD Network Working Group. BMC Public Health. 2009 Apr 21;9:110. IF 2,029

First diagnosis of Martin-Albright syndrome in a 58-year-old patient. Quist SR, Franke I, Hiort O, Gollnick HP, Leverkus M. J Dtsch Dermatol Ges. 2009 Jan;7(1):43-5. IF 1,175

b) eingereicht

1. Buchbeiträge Best Practice & Research: Clinical Endocrinology & Metabolism. "XY, DSD (the undermasculinised male): disorders of androgen action" Hiort, O. Werner, R, Grötsch, H. (eingereicht)

2. Anderes Dissertationen und andere Abschlüsse

Laufende Dissertationen Inken Sommerfeld: Ortsspezifischer Steroid-Metabolismus und intrakrine Androgen-Biosynthese in Genitalhautfibroblasten von Patienten mit 17β-HSD3 Defekt.

Julia Gesing: Restaktivitäten des humanen Androgenrezeptors mit CAIS assoziierten Mutationen.

Merle Thieme: Screening neuer Mutationen im Phex-, FGF23- und DMP1- Gen bei Patienten mit hypophosphatämischer Rachitis

Janina Kalk: Vergleich der Androgenresponsivität humaner Genitalhautfibroblasten unter Monolayer und Matrix-basierten 3D-Kulturbedingungen

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Marlene Kunert: Identifikation von Koregulatoren des Androgenrezeptors aus dem Genitalhöcker männlicher Mausembryonen. Ein Hefe-2-Hybrid-Ansatz.

Ausgeschriebene Dissertation

N.N. Einfluss von genetischen und epigenetischen Veränderungen im GNAS-Gen auf die Gsα-Aktivität und GHRH Funktion

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Prof. Dr. med. J. Klein Medizinische Klinik I Regulatoren der Fettgewebsfunktion und Kontrollmechanismen der Energiehomöostase

1. Fragestellung: Adipositas ist ein gewichtiger Faktor in der Entstehung des metabolischen Syndroms und seiner kardiovaskulären Folgeerkrankungen. Dabei stellt das Fettgewebe durch seine endokrinen und thermogenetischen Funktionen ein interessantes Ziel für neue therapeutische Ansätze dar. Neben dem zentralen Nervensystem spielt das Fettgewebe eine bedeutende Rolle in der Regulation der Energiehomöostase. Durch die Induktion eines braunen, mitochondrienreichen Adipozytenphänotyps, könnte die Energieabgabe und Insulinsensitivität erhöht werden. Durch eine selektive pharmakologische Blockade des Cannabinoidrezeptors 1 mit Rimonabant konnten wir zeigen, dass diese in weißen Fettzellen zu einer verstärkten mitochondrialen Biogenese und Respiration führt. In zahlreichen klinischen Studien bewirkte die Gabe von Rimonabant eine signifikante Gewichtsabnahme der Probanten. Die Induktion einer Transdifferenzierung von energiespeichernden weißen Adipozyten zu energieabgebenden braunen Fettzellen ist demnach ein viel versprechender Ansatz für die Endwicklung neuer, Insulin sensitivierender und gewichtsregulatorischer Pharmazeutika. Die Projekte unserer Arbeitsgruppe haben die Identifikation physiologischer und therapeutisch nutzbarer Regulatoren der Fettgewebsfunktion und die Entschlüsselung der von ihnen genutzten Signaltransduktionsmechanismen zum Ziel.

2. Methodik:

Als Modellsystem verwendet unsere Arbeitsgruppe murine Fettzelllinien aus braunen bzw. weißen Fettdepots. Ergänzt werden diese durch die Generierung neuer Adipozytenlinien aus verschiedenen knockout Mausmodellen. Zusätzlich stehen humane depotspezifische mesenchymale Stammzellen zur Verfügung. Die in vitro verwendeten Techniken umfassen zellbiologische, molekularbiologische und proteinbiochemische Methoden. Analysen verschiedener zellfunktioneller Assays zur Messung von Enzymaktivitäten, zellulärer Glukoseaufnahme, Protein-, Glykogen- und Lipid-Synthese sind etabliert. Durch RNA-Interferenz ist es uns außerdem möglich stabile oder transiente knock-downs verschiedener Schlüsselgene der Adipozytenfunktionen herbeizuführen. Außerdem wurden Methoden zur Charakterisierung mitochondrialer Funktionen einschließlich der Messung des Sauerstoffverbrauchs in Fettzellen etabliert.

3. Ergebnisse:

1) Durch die Erstellung neuer Adipozytenlinien aus CB1 Rezeoptor knockout Mäusen konnten depotspezifische Unterschiede im Differenzieungsverhalten subcutaner und visceraler Fettzellen aufgezeigt werden. Während die Fetteinlagerung in subcutanen CB1R knockout Zelle gefördert wird, kommt es in visceralen CB1R knockout Adipozyten zu einer massiven Störung der Lipideinlagerung verbunden mit einer erhöhten Apoptoserate dieser Zellen. 2) Erste Ergebnisse zur Rolle von Mineralo- und Glykokortikoidrezeptor in der Regulation des Fettellmetabolismus und der adipozytäten Immunantwort, zeigen eine gegensätzliche Rolle der beiden Rezeptoren auf. Während die spezifische Stimulation des GR die Expression von inflammatorischen Schlüsselmarkern inhibiert, werden diese Faktoren durch eine selektive MR Stimulation verstärkt. Diese Ergebnisse wurden durch knock-down Experimente untermauert.

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Zeitraum 2008-2011

Drittmittel Projektträger

1) Deutsche Forschungsgemeinschaft 2) Sanofi-Aventis: Research and Development, Paris, Frankreich 3) BMBF: Kompetenznetz Adipositas

Förderzeitraum

1) 2007-2010 2) 2007-2009 3) 2008-2011

Fördervolumen

1) 152.000 € 2) 44.000 € 3) 187.000 €

Sachmittel/Stellen für 2009 A. Sachmittel: 100.000 € B. Stellen: 2X TV-L E13; TV-L E9 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen

A. Sachmittel: 49.412 € B. 12Mon TV-L E13, 12Mon TV-L E9

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

The balance between gluco- and mineralocorticoid action critically determines inflammatory adipocyte responses. Hoppmann J, Perwitz N, Meier B, Fasshauer M, Hadaschik D, Lehnert H, Klein J. J Endocrinol. 2009 Nov 25. [Epub ahead of print]

IF: 2,791 Cannabinoid type 1 receptor blockade induces transdifferentiation towards a brown fat phenotype in white adipocytes. Perwitz N, Wenzel J, Wagner I, Büning J, Drenckhan M, Zarse K, Ristow M, Lilienthal W, Lehnert H, Klein J. Diabetes Obes Metab. 2009 Nov 5. [Epub ahead of print] IF: 4,259 [40-year-old patient with newly diagnosed diabetes mellitus and progressive migraine attacks] Iwen KA, Pais I, Klein J, Lehnert H. Dtsch Med Wochenschr. 2009 Feb;134(7):307-8. Epub 2009 Feb 5.

IF: 0.625 Alternative mRNA splicing produces a novel biologically active short isoform of PGC-1alpha. Zhang Y, Huypens P, Adamson AW, Chang JS, Henagan TM, Boudreau A, Lenard NR, Burk D, Klein J, Perwitz N, Shin J, Fasshauer M, Kralli A, Gettys TW. J Biol Chem. 2009 Nov 20;284(47):32813-26. Epub 2009 Sep 22 IF: 5,520

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Kovsan J, Osnis A, Maissel A, Mazor L, Tarnovscki T, Hollander L, Ovadia S, Meier B, Klein J, Bashan N, Rudich A (2009) Depot-specific adipocyte cell lines reveal differential drug-induced responses of white adipocytes – relevance for partial lipodystrophy. Am J Physiol Endocrinol Metab 296: E:315-22 IF: 4,138

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine Dissertationen und andere Abschlüsse

Sarah Boyo: Bachelor of Science (B. Sc.)

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Prof. Dr. med. M. Kunz Klinik für Dermatologie, Zentrum für Entzündungsmedizin

Projekt 1

Identifikation und molekulares Targeting von Signalwegen beim malignen Melanom

1. Fragestellung: Identifikation von intrazellulären Signalwegen beim malignen Melanom, die für das Wachstum von Melanomzellen wichtig sind, mittels eines siRNA loss-of-function Screens. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, neue molekulare Therapieansätze für das maligne Melanom zu entwickeln, die auch für andere Tumoren wichtig sein könnten.

2. Methodik:

Zur Identifikation von wachstumsrelevanten Targetmolekülen der intrazellulären Signalübertragung wird eine gepoolte siRNA-Library mit 45.000 siRNAs verwendet. Einzelne der identifizierten Signalwege sollen anschließend mit sog. small molecules gezielt inhibiert werden. Hierzu nutzen wir eine verfügbare Substanzbibliothek von Kinaseinhibitoren.

3. Ergebnisse:

Im Rahmen des siRNA-Screenings wurden bislang 8 metastatische Melanomzelllinien getestet. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Medizinische Biometrie und Statistik der Universität Lübeck wurden 18 Gene/Proteine identifiziert (Signifikanzniveau: p<5x10-6). Unter den Top 1% differentiell exprimierter Moleküle fanden sich einige interessante Kinasen, und anderem die Nemo-like Kinase. Die Rolle einzelner so identifizierter Kinasen für das Melanomwachstum wurde in in vitro Versuchen validiert. Parallel dazu wurden small molecule Inhibitoren hinsichtlich ihrer inhibitorischen Wirkung auf den jeweiligen Signalweg erfolgreich getestet.

Zeitraum: 3 Jahre Drittmittel

Projektträger Deutsche Krebshilfe Förderzeitraum 2008-2011 Fördervolumen 35.950.- €/Jahr Sachmittel/Stellen: Sachmittel 25.050.- € (3 Jahre), plus 1 Doktorand(in) für 3 Jahre 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009: Sachmittel/Stellen: Sachmittel 9.000.- €; Doktorandin: 24.100.- € 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 keine

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht

a) Schultz J, Ibrahim SM, Vera J, Kunz M. 14-3-3σ gene silencing during melanoma progression and its role in cell cycle control and cellular senescence. Mol Cancer 2009; 30;8:53ff (IF 5.4)

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2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine Dissertationen und andere Abschlüsse keine

Projekt 2

Identification and functional analysis of microRNAs involved in malignant melanoma progression 1. Fragestellung:

MicroRNA (miRNA) expression profiling of primary melanomas, lymph-node and distant cutaneous metastases using miRNA real-time PCR technology. Identification of miRNA target genes (target hubs) and functional analysis of identified miRNAs and targets genes in vitro and in vivo.

2. Methodik:

Melanoma samples from 3 different stages of melanoma development, namely primary melanomas (n=10), lymph-node metastases (n=10) and distant cutaneous metastases (n=10) are collected. Cryosections of melamoma tissues are microdissected using laser-capture microdissection (LCM). Total RNA extracted from microdissected samples is used for expression screening of differentially expressed miRNAs using so-called Low Density TaqMan® Real Time PCR Arrays (667 human miRNAs). Expression profiles are analyzed for possible overlapping target genes. The 3’-untranslated regions (3’-UTRs) of target genes will be functionally validated by reporter gene analyses. Selected miRNAs are tested in a mouse model of melanoma metastasis.

2. Ergebnisse:

The project started in July 2009. RNA has been extracted from a series of primary melanomas and metastatic tissues after LCM. Procedures for sectioning, staining and LCM have been standardized to obtain high quality, amplifiable RNA. Individual miRNAs (let-7) have been tested for differential expression using TaqMan® real-time PCR technology.

Zeitraum: 2 Jahre Drittmittel

Projektträger Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Förderzeitraum 2009-2011 Fördervolumen 65.500.- €/Jahr Sachmittel/Stellen: Sachmittel 28.000.- € (2 Jahre), plus 1 Doktorand für 2 Jahre 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009: Sachmittel/Stellen: Sachmittel 4.000.- €; Doktorand: 12.600.- € 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 keine

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Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht

a) keine b) keine

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine Dissertationen und andere Abschlüsse keine

Projekt 3

Funktion konventioneller und plasmazytoider dendritischer Zellen (cDC, pDC) bei der Entstehung und Unterhaltung der kollagen-induzierten Arthritis (CIA) 1. Fragestellung:

Die Rolle unterschiedlicher DC-Populationen in der Pathogenese der Rheumatoiden Arthritis ist noch ungeklärt. Im Rahmen unseres Versuchsvorhabens soll untersucht werden, ob Unterschiede im Anteil und in der Funktion plasmazytoider (pDCs) und konventioneller DCs (cDCs) die Suszeptibilität oder Resistenz gegenüber Arthritis im Mausmodell determinieren.

2. Methodik:

Für die Induktion der kollagen-induzierten Arthritis (CIA) werden DBA/1 und FVB/N Mäuse mit einer Kollagen-CFA-Emulsion immunisiert. Der Anteil an cDCs und pDCs in naiven und arthritischen bzw. immunisierten Mäusen in der Milz, den Lymphknoten und im Thymus wird mithilfe der Fluoreszenzzytometrie bestimmt. Zur funktionellen Analyse der DC Subpopulationen werden DCs mittels Zellsorter aufgetrennt und ihre antigenpräsentierenden und zytokinproduzierenden Eigenschaften, sowie ihr Einfluss auf die Proliferation kollagen-spezifischer T-Zellen untersucht.

3. Ergebnisse: Das Projekt wurde im Juni 2009 begonnen. Es wurden pDCs und cDCs aus beiden Mausstämmen isoliert und eine Mehrfachfärbung für die weitere Analyse mittels Fluoreszenzzytometrie etabliert. Die bisherigen Versuche deuten darauf hin, dass Mäuse vom Arthritis-resistenten FVB Stamm eine höhere Anzahl an pDCs aufweisen. Die weiteren funktionellen Analysen werden nun folgen.

Zeitraum: 5 Jahre Drittmittel

Projektträger Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Exzellenzclusters „Inflammation at Interfaces“ und Berufungsgelder Förderzeitraum 2008-2013 Fördervolumen 130.000.- €/Jahr Sachmittel/Stellen: Sachmittel 200.000.- € (5 Jahre), 1 PostDoc(in) und 1 MTA für 5 Jahre 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009:

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Sachmittel/Stellen: Sachmittel 30.000.- €; Postdoc: 22.560.- €, MTA: 19.500.- € 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht

a) Keine b) Keine

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine Dissertationen und andere Abschlüsse keine

Projekt 4

Analysis of programmed death-1 (PD-1) signal transduction in T cells 1. Fragestellung:

Programmed death-1 (PD-1) is a cell surface molecule involved in the regulation of the adaptive immune response. Engagement of PD-1 induces intracellular signals that finally lead to inhibition of T-cell proliferation, cytokine production, and T cell cytolytic function. Understanding PD-1 pathways might open new perspectives to interfere with autoimmunity, clearance of chronic infections and malignant tumors.

2. Methodik: Immortalized T cells (Jurkat cells) will be stimulated with artificial antigen presenting cells (aAPC) at a ratio of 1:3. These aAPC consist of magnetic beads coated with anti-CD3, anti- CD28, anti-PD-1, and anti-MHC class I (MHC I) in different compositions. T cell activation and PD-1-mediated inhibition of activation will be measured by BrdU uptake of cells and production of cytokines and growth factors. In a subsequent arrayed loss-of-function screen, a siRNA library containing siRNAs of 7.500 drugable targets will be reverse transfected into these cells and the influence of gene knock-down on inhibition of cell proliferation and cytokine production will be analyzed with high throughput technology.

3. Ergebnisse:

The project started in September 2009. Induction of PD-1 expression on Jurkat cells by stimulation with TPA and ionomycin has been established. PD-1 expression has been measured by flow cytometry using appropriate staining protocols. PD-1 signalling will now be induced by stimulation of T cells with aAPC coated with different combinations of anti-CD3, anti-CD28, anti-MHCI and anti-PD-1 antibodies.

Zeitraum: 6 Monate (Verlängerung vorgesehen) Drittmittel

Projektträger Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Exzellenzclusters und Gelder der leistungsabhängigen Mittelvergabe

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Förderzeitraum 9/2009-4/2010

Fördervolumen 26.000.- € (zunächst 9/2009-04/2010; Verlängerung vorgesehen) Sachmittel/Stellen:Sachmittel 10.000.- € (6 Monate), 1 Doktorandin für 6 Monate 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009: Sachmittel/Stellen: Sachmittel 5.000.- €; Doktorandin 8.400.- € 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 Keine

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht

a) Keine b) Keine

2.Buchbeiträge keine

3. Anderes keine Dissertationen und andere Abschlüsse keine

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Prof. Dr. med. T. Kurz und Prof. Dr. med. J. Weil Medizinische Klinik II Bedeutung des Phospholipase D Signaltransduktionsweges am Herzen 1. Fragestellung:

In experimentellen Untersuchungen werden Mechanismen der neurohumoralen Aktivierung auf Rezeptorebene und im Hinblick auf die Signaltransduktionswege unter pathologischen Bedingungen der Myokardischämie und –hypertrophie charakterisiert. Besonderes Interesse gilt der kardialen sympathischen Neurotransmission bei Patienten mit Typ II Diabetes mellitus, bei denen in einem Drittel der Fälle eine kardiovaskuläre Neuropathie vorliegt. Mit Hilfe tierexperimenteller Modelle des Diabetes mellitus werden Pathomechanismen der diabetischen Kardiomyopathie aufgeklärt, sowie die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen am humanen Myokard überprüft. Experimentelle Untersuchungen konnten zeigen, dass Veränderungen im Phospholipase D (PLD)/Phosphatidatphosphohydrolase (PAP)-Signaltransduktionsweg mit konsekutiver Bildung des PKC-Aktivators Diacylglycerol möglicherweise entscheidend für die gestörte Ca2+-Homöostase des diabetischen Kardiomyozyten sind.

2. Methodik:

Zur Bearbeitung der Fragestellung werden biochemische und molekularbiologische Methoden, sowie experimentelle Modelle (z.B. working heart) zur funktionellen Charakterisierung eingesetzt.

3. Ergebnisse:

1) Die funktionelle Bedeutung des Phospholipase D Signaltransduktionsweges am Herzen ist bislang unzureichend untersucht. Wir generierten daher transgene Mäuse mit herzspezifischer Überexpression der humanen PLD2 (hPLD2-TG). Herzen von 12-Wochen alten hPLD2-Mäusen zeigen sowohl makroskopisch als auch auf kardiomyozytärer Ebene Zeichen einer Myokardhypertrophie. Zudem zeigt sich eine signifikante Zunahme der Expression der Hypertrophie-assoziierten Gene ANP, ß-MHC und alpha-Actin im Myokard der hPLD2-TG Tiere. Strukturell findet sich eine deutliche Zunahme des interstitiellen fibrillären Kollagens als Zeichen einer interstitiellen Fibrose. Die vorliegenden Befunde belegen erstmals die funktionelle Bedeutung des PLD Signaltransduktionsweges für die Entwicklung einer Myokardhypertrophie in vivo. Darüberhinaus scheint der PLD Signaltransduktionsweg bei den neurohumoral (Noradrenalin und Angiotensin) vermittelten hypertrophen Effekten am Herzen eine entscheidende Rolle zu spielen.

2) Untersuchungen der eigenen Arbeitsgruppe konnten molekulargenetisch erstmals Zusammenhänge zwischen der Adipositas und Varianten im Lipin 1 Gen dokumentieren. Weiterhin konnten wir zeigen, dass Lipin 1 biochemisch-funktionell eine Phosphatidat Phosphohydrolase 1 (PAP1) Isoenzymaktivität besitzt und im Herzen exprimiert wird. Die Phosphatidat Phosphohydrolase 1 (PAP1) spielt eine entscheidende Rolle in der Lipidhomöostase. Da die Lipidhomöostase bei Patienten mit diabetischer Kardiomyopathie häufig verändert ist, hypothetisierten wir, dass das Myokard im Rahmen eines Typ 2 Diabetes mellitus durch Veränderungen der PAP1 Expression und Aktivität gekennzeichnet ist, und dass die kardiale PAP1 Aktivität mit einer abnormalen Lipin Expression assoziiert ist. Im tierexperimentellen Modell des Typ II Diabetes (diabetische ZDF-fa/fa Ratten) zeigt sich eine signifikant niedrigere linksventrikuläre PAP1 Aktivität im Vergleich zu nicht-diabetischen Kontrolltieren. Darüberhinaus findet sich eine hoch signifikante Korrelation der PAP1 Aktivität mit der Lipin-1 and Lipin-3 mRNA Expression in den ZDF Ratten. Übereinstimmend mit diesen Befunden, ist im humanen atrialen Myokard

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die PAP1 Aktivität signifikant niedriger bei Patienten mit Diabetes mellitus im Vergleich zur nichtdiabetischen Kontrollgruppe. Die Befunde weisen daraufhin, dass die veränderte kardiale PAP1 Aktivität bei Diabetikern zur metabolischen Dysfunktion des diabetischen Herzens beiträgt.

Zeitraum 1.1.2009 bis 30.11.2009

Drittmittel Projektträger 1. MUL-Förderung Dr. F. Schütte (Bedeutung von Lipin 1 für die Pathogenese der diabetischen Kardiomyopathie. Vom Gen zur Funktion) 2. Drittmittel Förderzeitraum 1. 2008-2010 Fördervolumen Sachmittel/Stellen 1. Sachmittel: 15000 Euro; Stellen: BAT Vb ½ für 2 Jahre 2. Sachmittel: 30000 Euro 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen Sachmittel: 15000 Euro Stellen: BAT Vb und BAT Vb ½ 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 15000 Euro (TRACER-Studie)

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Burgdorf C, Hänsel L, Heidbreder M, Jöhren O, Schütte F, Schunkert H, Kurz T. Suppression of cardiac phosphatidate phosphohydrolase 1 activity and lipin mRNA expression in Zucker diabetic fatty rats and humans with type 2 diabetes mellitus. Biochem Biophys Res Commun. 2009 Dec 4;390(1):165-70. IF: 2,648 Maas R, Erdmann J, Lüneburg N, Stritzke J, Schwedhelm E, Meisinger C, Peters A, Weil J, Schunkert H, Böger RH, Lieb W. Polymorphisms in the promoter region of the dimethylarginine dimethylaminohydrolase 2 gene are associated with prevalence of hypertension. Pharmacol Res. 2009 Dec;60(6):488-93. IF: 3,287 Fredersdorf S, Endemann DH, Luchner A, Heitzmann D, Ulucan C, Birner C, Schmid P, Stoelcker B, Resch M, Muders F, Riegger GA, Weil J. Increased aldosterone levels in a model of type 2 diabetes mellitus. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2009 Jan;117(1):15-20. IF: 1,896 Sager HB, Ergun S, Hartmann A, Hoffmann U, Krämer BK, Mihatsch MJ, Weil J. Expression of carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 in acute rejection of human renal allografts. Transplant Proc. 2009 Jun;41(5):1536-40. IF: 1,055

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b) eingereicht

Kurz T, Burgdorf C, Schütte F, Jöhren O, Schunkert H. Cardiac-specific Overexpression Of Human Phospholipase D2 Induces Myocardial Hypertrophy and Fibrosis In Transgenic Mice. Cardiovasc Res

Kurz T, Burgdorf C, Schäfer U, Richardt G. U73122, an aminosteroid phospholipase C inhibitor, is a potent inhibitor of cardiac phospholipase D by a PIP2-dependent mechanism. Biochem Biophys Res Commun

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse keine

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Dr. med. J. Köchling

Klinik für Kinder- und Jugendmedizin Präklinische Untersuchung von Leukämie-spezifischer DNA-Vakzinierung zur Behandlung von minimal residual disease bei Ph+ akuter lymphoblastischer Leukämie im syngenen Mausmodell 1. Fragestellung:

Aufgrund der ungünstigen Prognose von Patienten mit Rezidiv einer Philadelphia Chromosom positiven akuten lymphoblastischen Leukämie (Ph+ ALL) und der bekannten Pathogenese dieser Leukämie ist die Entwicklung einer kausalen und zielgerichteten Therapie sinnvoll und notwendig. Nach Reduktion der Leukämiezellzahl durch Poly-chemotherapie kommt dem Immunsystem generell eine entscheidende Rolle für die Eliminierung residueller Lymphoblasten und damit für eine dauerhafte Remission zu. Inhalt des beantragten Projekts ist die präklinische Evaluierung einer DNA-Vakzine im syngenen Mausmodell. Das vorliegende Projekt dient als Basis für eine geplante Rezidivprophylaxe und Behandlung von MRD (minimal residual disease) bei Patienten mit Ph+ ALL.

2. Methodik:

Die Experimente werden mit immunkompetenten Balb/c Mäusen und der syngenen murinen pre-B ALL Zellinie BM185 durchgeführt, die durch retrovirale Transduktion von Balb/c Knochenmarkstammzellen mit dem humanem Fusionsgen BCR-ABL generiert wurde. Die Mäuse erhalten die 10-fache LD50 Dosis (1000 MB185 Zellen) entweder intravenös oder subkutan, welche zum Tod der Mäuse nach 3 Wochen bei intravenöser Injektion bzw. zu einem Tumor > 2cm Ø führt. Die Vakzinierungen erfolgen durch intrakutane Injektion mit einem neu entwickelten nicht-viralen Genexpressions-System, dem MIDGE-Vektor (minimalistic immunogenically defined gene expression vector). Die Vakzinierungen werden im protektiven Modus 4 und 1 Woche vor dem Leulämiechallenge und im therapeutischen Modus am Tag 2, 9 und 16 nach dem Leukämiechallenge durchgeführt. Die Vakzine wurde durch geeignete DNA--Komponenten und Applikationsstechniken optimiert. Die derzeit effizienteste Vakzine enhält neben leukämiespezifischen BCR-ABL Gensequenzen die cDNA von mGM-CSF und mIL12. Als immunstimulierendes Adjuvanz wird das nicht-kodierende DNA-Kontrukt dSLIM (double stem-loop immunomodulator) mit 6 CpG Sequenzen eingesetzt. Nach subkutaner Injektion der Leukämiechallengedosis erfolgt die Leukämiequantifizierung mittels täglicher Messung des Tumorvolumens. Nach intravenöser Applikation der Leukämiechallengedosis erfolgt die Leukämiequantifizierung mittels real-time PCR oder Durchflußzytometrie. Als biometrische Parameter dienen die tumorfreie Lebenszeit, die Gesamtlebenszeit, die Überlebensrate und die Tumorgrösse bzw. die Leukämiezellzahl. Als funktionelle Assays werden der 51Cr-Release Assay, sowie CD8+, CD4+- T-Zell-, B-Zell- und NK-Zell-Depletions Assays durchgeführt.

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3. Ergebnisse:

Die Immunisierung mit kompletter Vakzine (BCR-ABL/GM-CSF/dSLIM) führt zu einer Protektion gegenüber letalem Leukämiechallenge:

Die mittlere tumorfreie Lebenszeit war signifikant länger (p=0.019)als bei nicht vakzinierten Kontrollen. Ebenso war die mittlere gesamte Lebenszeit signifikant länger (p=0.008) als bei nicht vakzinierten Kontrollen. Es überlebten 4/15 der mit BCR-ABL/GM-CSF/dSLIM vakzinierten Mäuse (27%) gegenüber 0/10 (0%) der Kontrollgruppe. Im 51Cr-Release-Assay zeigte sich im Vergleich zur Kontrolle eine spezifische Lyse bei vakzinierten Mäusen. Leukämiespezifische Sequenzen (BCR-ABL) konnten 36h nach GeneGun Vakzinierung als mRNA in muriner Haut nachgewiesen werden. Bei den Immunisierungsexperimenten waren leukämiespezifische Sequenzen (BCR-ABL) erforderlich.

Die Basis-Vakzine (BCR-ABL/GM-CSF/dSLIM) konnte durch DNA-Komplexierung mit Poly(β-Aminoester) in Nanopartikel optimiert werden. So war die mittlere tumorfreie Lebenszeit und die Gesamtlebenszeit signifikant länger als bei der Kontrollgruppe und 7/18 (39%) Mäuse überlebten tumorfrei. Während die Kovakzinierung mit dem kostimulatorischen Molekül CD40-L keine Verbesserung gegenüber der Basis-Vakzine (BCR-ABL/GM-CSF/dSLIM) zeigte, führte die Kovakzinierung mit Interleukin 12 und Interleukin 27 zu einer signifikanten Verbesserung der Vakzineffizienz. Die beste Vakzine enthielt BCR-ABL/GM-CSF/IL-12 und dSLIM und führte im protektiven Modus zu einem tumorfreien Überleben von 91% der Mäuse. Nach Zelldepletionen mit 200 µg anti CD8 T Zell AK (53-6.7), anti CD4 T Zell AK (GK1.5) oder anti NK Zell AK (asialo GM1) an den Tagen -35, -32, -29, -24 -21, -17, -14, -11, -7, und -3 zeigte sich bei der optimierten Vakzine (BCR-ABL/GM-CSF/IL-12/dSLIM), dass sowohl CD4+ T-Zellen, CD8+ T-Zellen als auch NK-Zellen eine Rolle für die anti-leukämische Wirkung der Vakzine spielen. Insbesondere führte die selektive Depletion der CD4+ T-Zellen oder der NK-Zellen zur signifikanten Reduzierung der tumorfreien und gesamten Lebensdauer im Vergleich zur nicht depletierten Kontrolle (p=0.0002, Mann Whitney Test) und einem Absinken der Überlebensrate von 78% auf 0%. (Rott Y et al. Mol Ther 17: S155,2009; Rott Y, et al.: CD4+ T cells and natural killer cells play the major role for the immunization by a BCR-ABL-specific DNA vaccine against Ph+ ALL. Vaccine 2009, Manuskript in Vorbereitung). Mit dem Ziel, die klinische Situation von minimal residual disease (MRD) im Mausmodell abzubilden, untersuchten wir die Effizienz der optimierten Vakzine (BCR-ABL/GM-CSF/IL-12/dSLIM) auch im therapeutischen Modus mit und ohne den Tyrosinkinaseinhibitor Imatimib. Die Vakzinierungen erfolgten an den Tagen 2 und 9 oder 2 und 16 oder 2, 9 und 16 nach dem Leukämiechallenge am Tag 0. Die alleinige Gabe von Imatimib in einer niedrigen Dosis von 25 mg/kg/d zeigte keine längere tumorfreie und gesamte Lebenszeit im Vergleich zur Kontrollgruppe, und die Überlebensrate betrug 0%. Die alleinige Vakzinierung an den Tagen 2 und 16 führte zu einer Überlebensrate von 58% und einer signifikant längeren tumorfreien und gesamten Lebensdauer (p<0.0002). Die Kombination von Imatinib (25mg/kg/d) und die Vakzinierung an den Tagen 2 und 16 resultierte in einer Verlängerung der Lebenszeit und einer Überlebensrate von 67%. Derzeit untersuchen wir die Kombinationsbehandlung mit Imatimib in erhöhter Dosis (50 mg/kg/d) und einer Vakzinierung an den Tagen 2 und 16 (Rott Y, et al.: Synergism between Imatinib mesylate and a BCR-ABL-specific DNA vaccine against pre-established Ph+ ALL. Molecular Therapy 2009, Manuskript in Vorbereitung).

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Zeitraum 01.09.2006 – 31.01.2010*

Drittmittel Projektträger: 1.) José Carreras Leukämie-Stiftung e.V. 2.) Lübeck Hilfe für krebskranke Kinder e.V. Förderzeitraum: 01.09.06 -31.01.2010*. *Sowohl die José Carreras Leukämie-Stiftung e.V. als auch die Lübeck Hilfe für krebskranke Kinder e.V. haben einer kostenneutralen Verlängerung der Förderung über den 15.12.09 bis zum 31.01.10 zugestimmt. Fördervolumen: 1.) 230.400,- € 2.) 33.000,- € Sachmittel/Stellen MTA Frau C. Marschke: 01.01.09 – 30.06.09 (1/2 BTA-Stelle) Biologie-Assistentin Frau S. Arndt: 01.01.09 – 31.09.09 (Teilstelle) Dipl. Biologin Frau Y. Rott: bis zum 14.05.2010 (Volle Stelle) 1. Ausgegebene Drittmittel 2006 - 2009: Jahr 2006 Jahr 2007 Jahr 2008 Jahr 2009 Personalkosten: 18.885,94 € 17.180,76 € 26.622,00 € 26.227,09€ 7.514,16 € 30.024,18 € 22.705,96 € ______________________________________________________________ Verbrauchskosten: 4.729,10 € 19.339,84 € 15.151,21 € 24.012,02€ Reisekosten: 0,00 € 2.844,82 € 304,60 € 3.186,49€ Insgesamt: 31.129,2 € 69.389,6 € 64783,77 € 53.425,60€ 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2008: 33.000,- € Lübeck Hilfe e.V.

Beantragte Drittmittel für das neue Projekt: Rezidivprophylaxe bei akuter lymphoblastischer Leukämie durch Survivin-Minigen DNA-Vakzine 1.) Zwischenfinanzierung „Lübeck Hilfe für krebskranke Kinder e.V.“ vom 15.12.09-15.06.10 2.) Deutsche José Carreras Leukämie-Stiftung e.V. vom 16.06.10 – 15.06.12

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Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF Originalarbeiten und Abstracs Erschienen/bzw. im Druck im Jahr 2009

Köchling J, Rott Y, Arndt S, Green J, Anderson D, Langer R, Stripecke R, Schmidt M, Henze G, Bucsky P: Prevention of Ph+ acute lymphoblastic leukaemia by DNA vaccination using a non-viral vector system and nanoparticle delivery. Eur J Paed 167: 371, 2008. Köchling J, Prada JJ, Bahrami M, Stripecke R, Seeger K, Henze G, Wittig B, Schmidt M: Anti-tumor effect of DNA-based vaccination and dSLIM immunomodulatory molecules in mice with Ph+ acute lymphoblastic leukaemia. Vaccine. 26: 4669-4675, 2008. Rott Y, Arndt S, Green J, Anderson D, Stripecke R, Schmidt M, Westermann J and Köchling J: DNA vaccination against Ph+ ALL using a nonviral vector system and nanoparticle delivery. 2. Rostocker Symposium für Tumorimmunologie im Kindesalter. 14.-15.03.2008. Rott Y, Arndt S, Green J, Anderson D, Stripecke R, Schmidt M, Westermann J and Köchling J: DNA-Vakzine zur Behandlung minimaler Resterkrankung (MRD) bei ALL. 2. Lübecker Doktorandentag. 04.06.2008 Rott Y, Arndt S, Green J, Anderson D, Stripecke R, Schmidt M, Wittig B and and Köchling J: Opimization of a BCR-ABL specific DNA vaccine against Ph+ ALL using a nonviral vector system and nanoparticle delivery. Blood 112: 4625, 2008. Rott Y, Arndt S, Green J, Stripecke R, Schmidt M, und Köchling J: CD8+ T-Zellen und NK- Zellen vermitteln die protektive Wirkung einer Ph+ ALL spezifischen DNA-Vakzine. 3. Rostocker Symposium für Tumorimmunologie im Kindesalter. 27.-28.03.09. Rott Y, Arndt S, Green J, Stripecke R, Wittig B, Schmidt M, and Köchling J: CD8+ T cells and natural killer cells are essential for the immunization by a BCR-ABL-specific DNA vaccine against Ph+ ALL. Mol Ther 17: S155, 2009. Rott Y, Arndt S, Marschke C, Stripecke R, Wittig B, Schmidt M and Köchling J: Synergism between Imatinib mesylate and a BCR-ABL-specific DNA vaccine against pre-established Ph+ acute lymphoblastic leukemia in syngeneic mice. Blood 2009 (Abstract).

Buchbeiträge: keine Anderes: keine

Dissertationen und andere Abschlüsse: keine

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Prof. Dr. med. P. Lamprecht und Prof. Dr. med. W.L. Gross Poliklinik für Rheumatologie

Projekt Klinische Forschergruppe 170: Frühpathogenese der Wegenerschen Granulomatose: von der natürlichen Abwehr mit Granulombildung zur Autoimmunität (TP03; TP04) 1. Fragestellung:

Die Wegenersche Granulomatose (WG) ist eine entzündliche Systemerkrankung unklarer Ätiologie, die als lokale, granulomatöse Entzündung im Respirationstrakt beginnt und nach einer variablen Zeitspanne in eine lebens- und/oder organbedrohende Autoimmunvaskulitis mündet. Kernfragen der WG-Frühpathogenese betreffen u.a. die Induktion der ANCA, also der Vaskulitis-assoziierten und gegen das „Wegenersche Autoantigen“ (Proteinase 3, PR3) gerichteten, antineutrophilen zytoplasmatischen Autoantikörper (PR3-ANCA). Hierbei geht es darum, warum (und wo) die PR3 zum exklusiven Zielautoantigen wird und welche Faktoren (genetische, exogene Einflüsse) in der granulomatösen Entzündung zu keimzentrumsähnlichen Follikeln führen, die mit der Autoimmunität bei der WG im Zusammenhang gebracht werden. Wir postulieren, dass dieser Prozess mit der Granulombildung in der lokalisierten WG beginnt und mit der schrittweisen Ausbildung lymphatischer Strukturen im Granulom und Induktion von PR3-ANCA in der frühen Generalisation vollendet wird und untersuchen diese Hypothese in detaillierten Abschnitten.

2. Methodik: - Phänotypisierung von Lymphozyten, insbesondere T-Zellen, mittels Durchflußzytometrie - Zellkulturversuche (Stimulation mit Zytokinen, Peptiden etc.) - molekulare Analysen; z.B. Messung der mRNA verschiedener Mediatoren mittels real-time PCR (in Kooperation mit der Nephrologie) - Gewebsanalysen (Immunhistochemie, Immunfluoreszenz, Einzelzell-PCR für Immunglobuline) - coated capillaries

3. Ergebnisse:

In Kooperation mit anderen Teilprojekten unserer klinischen Forschergruppe erbrachten unsere Analysen eine im Vergleich zu Gesunden und anderen rheumatischen Erkrankungen reduzierte Zilienfunktion von nasalen Epithelzellen bei Wegenerscher Granulomatose. Diese Beeinträchtigung der mukosalen Barriere/Abwehr bei der Wegenerschen Granulomatose wurde von uns zum ersten Mal beschrieben und kann als signifikanter pathogenetisch relevanter Mechanismus betrachtet werden. Diese Resultate werden ergänzt durch Befunde, die für eine olfaktorische Dysfunktion bei Wegenerscher Granulomatose sprechen, welche aber durch entsprechende antibiotische Behandlung beeinflussbar ist. Weiterhin konnte, wiederum in Kooperation mit anderen Teilprojekten unserer klinischen Forschergruppe, durch genetische Analysen ermittelt werden, dass es für die Wegenersche Granulomatose eine Assoziation mit einem Gly307Ser Polymorphismus im Gen für CD226 gibt, die auch bei anderen Autoimmunerkrankungen (z.B. multiple Sklerose) eine Rolle spielt. Des weiteren konnten wir in Kooperation mit Arbeitsgruppen aus München und Heidelberg zeigen, dass sich in Geweben von Patienten mit ANCA-assoziierten Vaskulitiden sogenannte „neutrophil extracellular traps“ (=NET) finden, bei dem ein gegen mikrobielle Erreger gerichteter physiologischer Abwehrmechanismus gleichzeitig einen weiteren Mechanismus zur extrazellulären Exposition von Autoantigenen, wie PR3, darstellt.

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Gegenwärtige Untersuchungen konzentrieren sich auf das Zytokinprofil von peripheren und gewebsständigen Zellen, insbesondere T-Zellen sowie auf die Phänotypisierung verschiedener T-Zellpopulationen.

Zeitraum

01.01.-31.12.2009

Drittmittel Projektträger DFG; Universität zu Lübeck, Medizinische Fakultät Verein zur Förderung der Erforschung und Bekämpfung rheumatischer Erkrankungen e.V. Förderzeitraum 01.01.2008-31.12.2010 01.01.2009-31.12.2009 Fördervolumen € 944.100,-/Jahr € 1500,- Sachmittel/Stellen € 27.500,- / 2 x BATIIa (E13), 2 x BATVb (E9) € 1500,- / keine 1. Ausgegebene Drittmittel in 2008 Sachmittel/Stellen € 27.500,- / 2 x BATIIa (E13), 2 x BATVb (E9) € 1500,- 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009

keine

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009 b) eingereicht

a) Ullrich S, Gustke H, Lamprecht P, Gross WL, Schumacher U, Ambrosch P, Laudien M. Severly impaired respiratory ciliar function in Wegener’s granulomatosis. Ann Rheum Dis 2009; 58:1076-71; IF 7,188 Wieczorek S, Hoffjan S, Chan A, Rey L, Harper L, Fricke H, Holle JU, Gross WL, Epplen JT, Lamprecht P. Novel association of the CD226 (DNAM-1) Gly307Ser polymorphism in Wegener’s granulomatosis and confirmation for multiple sclerosis in german patients. Genes Immun 2009 10:591-5; IF 4,006 Laudien M, Lamprecht P, Hedderich J, Holle J, Ambrosch P. Olfactory dysfunction in Wegener’s granulomatosis. Rhinology 2009 47:254-9; IF 1,845 Kessenbrock K, Krumbholz M, Schönermarck U, Back W, Gross WL, Werb Z, Gröne HJ, Brinkmann V, Jenne DE. Netting neutrophils in autoimmune small vessel vasculitis. Nat Med 2009 15: 623-5; IF 27,553

b) keine

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2. Buchbeiträge

Müller A, Goldmann T, Seitzer U. Measuring immune responses in situ: immunofluorescent and immunoenzymatic techniques. Immunology of Infection, 3rd edition (In: Methods in Microbiology, eds S. Kaufmann, D. Kabelitz), akzeptiert

3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse BSc Rene Kriesen Detektion von anti-neutrophilen zytoplasmatischen Autoantikörpern (ANCA) in humanen Geweben

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Prof. Dr. med. H. Lehnert Medizinische Klinik I

Projekttitel Grundlagen der zentralnervösen Appetitregulation

'Bedeutung des adrenocorticotropen Hormons ACTH für die zentralnervöse Regulation des Körpergewichtes – experimentelle Untersuchungen zum Wirkmechanismus' ‘Investigating the functional role of 5-HT and MC4 receptors in the central regulation of appetite: a combined neurophysiological and molecular approach’ ’Central nervous and metabolic effects of intranasal leptin in diet induced obesity and studies on leptin receptor signal transduction induced by leptin fragments’ ‘Bedeutung von Nesfatin-1 in der Homöostase des Körpergewichtes und in-vitro Studien zur Wirkungsweise’

1. Fragestellung:

Eine Störung der streng kontrollierten Regulation der Nahrungsaufnahme und Aufrechterhaltung der Energiehomöostase führt zur Adipositas und zu hierdurch bedingten Folgeerkrankungen. Da die Prävalenz der Adipositas weltweit stark ansteigt, sind Untersuchungen zu den Mechanismen der zentralnervösen Regulation der Nahrungsaufnahme sowie der Energiehomöostase von großer Bedeutung. In unserer Arbeitsgruppe werden die Grundlagen der zentralnervösen Appetitregulation in mehreren, sich ergänzenden, Projekten untersucht. Hierbei stehen die Interaktionen von peripheren Hormonen mit dem zentralen Nervensystem im Vordergrund.

Folgende Fragestellungen werden zur Zeit bearbeitet: Besitzt intranasal appliziertes Leptin eine anorexigene Wirkung bei Ratten mit Adipositas? Aktivieren Fragmente des Leptin die intrazelluläre Signaltransduktion des Leptinrezeptors? Mit Hilfe welcher zellulärer Mechanismen reguliert der Neurotransmitter Serotonin (5-HT) die neuronale Aktivität von Nucleus arcuatus (ARC) Neuronen? Welche Modifikationen der 5-HT- und Melanocortin-Rezeptor-Signaltransduktionskaskaden treten als Folge der diätinduzierten Adipositas und der damit verbundenen Leptin-Resistenz auf? Ist endogenes ACTH, ein Spaltprodukt des Proopiomelanocortins (POMC), ein für die Appetitregulation relevanter Ligand der Melanocortin-Rezeptoren? Ist Nesfatin-1 in die Regulation der Thermogenese involviert und wird seine Expression durch periphere Hormone reguliert? Welche Signaltransduktionsmechanismen sind an den Effekten von Nesfatin-1 beteiligt?

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2. Methodik:

In-vivo Zentralnervöse Mikroinjektion, intranasale Applikation, direkte Calorimetrie in-vitro patch-clamp (whole cell), Zellkultur Labormethoden PCR, quantitative-Real-Time-PCR (qRT-PCR), in-situ Hybridisierung, Western Blot, Radioimmunoassay (RIA)

3. Ergebnisse: Ein Teil der o.g. Projekte ist noch nicht abgeschlossen und es liegen daher eine Anzahl noch nicht publizierter Ergebnisse vor, die aus diesem Grund hier nicht im Detail ausgeführt werden können. Ergebnisse unserer elektrophysiologischen Untersuchungen zeigen, dass 5-HT die Erregbarkeit von Neuronen des ARC differenziert reguliert. Welche Ionenkanäle diesen Befunden zu Grunde liegen ist Gegenstand weiterer Experimente. Weiterhin liegen uns erste Daten zur Beteiligung bestimmter 5-HT Rezeptor-Subtypen bei der Regulation von ARC Neuronen vor. Unsere Untersuchungen zur Bedeutung von endogenem ACTH bei der Regulation der Nahrungsaufnahme konnten in diesem Jahr sehr erfolgreich abgeschlossen werden. Wir konnten in einer Reihe von Experimenten zeigen, dass endogenes ACTH, das durch Proteolyse aus POMC entsteht, eine zentrale Bedeutung bei der Regulation des Körpergewichtes besitzt. Diese ist mit der Bedeutung eines anderen POMC-Produktes, α-MSH, vergleichbar. Dieser Befund ist grundlegend, denn er stellt das immer wieder publizierte beinahe Dogma in Frage, gemäß dem unter den POMC-Produkten nur α-MSH eine physiologische Bedeutung bei der Appetitregulation beigemessen wird. Unser Projekt zur Bedeutung von Leptin bei der Regulation der Nahrungsaufnahme und des Körpergewichtes ist weitgehend abgeschlossen. Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend und bestätigen von uns früher erhobene Befunde zur Wirksamkeit von intranasal appliziertem Leptin. Aus unserer Expertise auf dem Gebiet der Leptin-Signaltransduktion und dem Forschungsschwerpunkt ‚Haarfollikel’ der Arbeitsgruppe von Prof. Paus aus der Klinik für Dermatologie hat sich im Berichtszeitraum eine produktive Kooperation ergeben.

Zeitraum

A) 07/2007 – 11/2009 (kostenneutrale Verlängerung, ursprünglich: bis 06/2009) B) 07/2008 – 06/2011

Drittmittel

A) Projektträger DFG Förderzeitraum ursprünglich 24 Monate, verlängert auf 29 Monate Fördervolumen 168.480 Euro

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Sachmittel/Stellen 65.620 Euro (hiervon wurden ca. 16.000 Euro in Personalmittel (3,5 Monate) umgewidmet / 1 Stelle BATIIa/E13 für die gesamte Laufzeit (ca. 102.860 Euro) B) Projektträger BMBF Förderzeitraum 36 Monate Fördervolumen 194.080 Euro Sachmittel/Stellen 60.900 Euro / 1 Stelle E13 für 30 Monate (ca. 128.580 Euro) / 4.600 Euro Reisekosten 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 A) Sachmittel/Stellen ca. 32.000 Euro / ca. 46.000 Euro B) Sachmittel/Stellen ca. 12.000 / ca. 62.000 Euro 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009 C) Einzelförderung für NachwuchswissenschaftlerInnen der Universität zu Lübeck (Dr. K. Paulus), 74.975 Euro

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Schulz C, Paulus K, Lobmann R, Dallman MF, Lehnert H: Endogenous ACTH, not only α-Melanocyte Stimulating Hormone, Reduces Food Intake Mediated by Hypothalamic Mechanisms. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2009 (in press) (IF 3,855) Perwitz N, Wenzel J, Wagner I, Büning J, Drenckhan M, Zarse K, Ristow M, Lilienthal W, Lehnert H, Klein J: Cannabinoid type 1 receptor blockade induces transdifferentiation towards a brown fat phenotype in white adipocytes. Diabetes Obes Metab. 2009 (in press) (IF 4,259) Schmid SM, Hallschmid M, Jauch-Chara K, Wilms B, Benedict C, Lehnert H, Born J, Schultes B: Short-term sleep loss decreases physical activity under free-living conditions but does not increase food intake under time-deprived laboratory conditions in healthy men. Am J Clin Nutr. 2009 (in press) (IF 6,740) Poeggeler B, Schulz C, Pappolla MA, Bodó E, Tiede S, Lehnert H, Paus R: Leptin and the skin: a new frontier. Exp Dermatol. 2009 Jul 8. (in press) (IF 3,259) Zhang J, Zhang F, Didelot X, Bruce KD, Cagampang FR, Vatish M, Hanson M, Lehnert H, Ceriello A, Byrne CD: Maternal high fat diet during pregnancy and lactation alters hepatic expression of insulin like growth factor-2 and key microRNAs in the adult offspring. BMC Genomics. 2009 Oct 16;10:478. (IF 3,926) Klement J, Hubold C, Hallschmid M, Loeck C, Oltmanns KM, Lehnert H, Born J, Peters A: Effects of glucose infusion on neuroendocrine and cognitive parameters in Addison disease. Metabolism. 2009 Dec;58(12):1825-31. (IF 9,848)

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Tan BK, Chen J, Brown J, Adya R, Ramanjaneya M, Menon V, Bailey CJ, Lehnert H, Randeva HS: In vivo and ex vivo regulation of visfatin production by leptin in human and murine adipose tissue: role of mitogen-activated protein kinase and phosphatidylinositol 3-kinase signaling pathways. Endocrinology. 2009 Aug;150(8):3530-9. (IF 4,945) Ramanjaneya M, Conner AC, Chen J, Kumar P, Brown JE, Jöhren O, Lehnert H, Stanfield PR, Randeva HS: Orexin-stimulated MAP kinase cascades are activated through multiple G-protein signalling pathways in human H295R adrenocortical cells: diverse roles for orexins A and B. J Endocrinol. 2009 Aug;202(2):249-61. (IF 2,791) Tan BK, Chen J, Farhatullah S, Adya R, Kaur J, Heutling D, Lewandowski KC, O'Hare JP, Lehnert H, Randeva HS: Insulin and metformin regulate circulating and adipose tissue chemerin. Diabetes. 2009 Sep;58(9):1971-7. (IF 8,398) Hallschmid M, Randeva H, Tan BK, Kern W, Lehnert H: Relationship between cerebrospinal fluid visfatin (PBEF/Nampt) levels and adiposity in humans. Diabetes. 2009 Mar;58(3):637-40. (IF 8,398)

b) eingereicht keine 2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse keine

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Prof. Dr. med. R. Paus Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Projekt 1

Hair physiopathology studies 1. Fragestellung:

Präklinische Austestung verschiedener Substanzen mit Wirkung auf Haarfollikel- Stammzellen, Pigmentierung und Haarfollikeldystrophie

2. Methodik Haarfollikel-Organkultur, Haut-Organkultur, immunhistochemische Analysen

3. Ergebnisse:

Verschiedene Testsubstanzen wurden im Hinblick auf Haarfollikel-Pigmentierung und Wachstum erfolgreich getestet

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger GIULIANI SpA, Milan, Italien Förderzeitraum 2009 Fördervolumen 163.000 Euro Sachmittel/Stellen nicht festgelegt 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel: 55.442 Euro Stellen: 67.512 Euro

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009: Projekt wurde verlängert

Projekt 2

Austestung einer Substanz auf menschliche Kopfhaarfollikel und Kopfhaut 1. Fragestellung:

Es wird der Einfluss von der zur Verfügung gestellten Substanz auf den Haarfollikel sowie der Kopfhaut untersucht

2. Methodik: Haarfollikel-Organkultur, Kopfhaut-Organkultur, immunhistochemische Analysen

3. Ergebnisse: Projekt hat gerade begonnen

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Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Curadis GmbH, Erlangen Förderzeitraum 10/2009-10/2010 Fördervolumen 62.000 Euro Sachmittel/Stellen nicht festgelegt

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009

Sachmittel: 14.817 Euro Stellen: 30.217 Euro

Projekt 3 Pharmakologische Wirkung von Biotin auf unterschiedliche Parameter der Haarbiologie 1. Fragestellung:

Pharmakologische Wirkung von Biotin auf unterschiedliche Parameter der Haarbiologie 2. Methodik:

Haarfollikel-Organkultur, Haut-Organkultur, immunhistochemische Analysen 3. Ergebnisse:

Projekt hat gerade begonnen

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Dr. Pfleger Chemische Fabrik GmbH, Bamberg Förderzeitraum 10/2009-10/2010 Fördervolumen 88.000 Euro Sachmittel/Stellen nicht festgelegt 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen: keine

Projekt 4

Nicht-virale in-situ Markierung und Isolation von human epithelialen Haarfollikel Progenitorzellen 1. Fragestellung:

Diese Studie soll klären, ob a) die GFP-Markierung von humanen Haarfollikel-Wulst lokalisierten epithelialen Stammzellen in-situ, unter Verwendung des K15-Promoters möglich ist; b) ob eine Etablierung einer effizienten Transfektion ohne Verwendung eines Virus-gestützen Expressionssystems möglich ist; c) ob K15-GFP+ humane epitheliale Haarfollikelzellen in-vitro isoliert und propagiert werden können; und d) ob die isolierten

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Zellen weiterhin funktional sind, d.h. ob sie Oberflächenmarker und Genexpressions- Charakteristika von humanen Haarfollikel-Progenitorzellen in-vitro zeigen.

2. Methodik:

Analyse der K15 gesteuerten GFP-Expression mittels K15- und GFP-Immunhistochemie an transfizierten humanen Haarfollikeln. Etablierung der 2-Photon-Mikroskopie (Identifikation von epithelialen Haarfollikel-Stammzellen durch ihre eigene spezifische Fluoreszenz). Charakterisierung der isolierten Stammzell-Populationen im Hinblick auf Differenzierungs-und Proliferationspotential.

3. Ergebnisse:

Klonierung des human K15-Promoter in ein GFP/Geneticin-Resistenz Expressionssystem und Transfektion von Organ-kultivierten humanen Skalp-Haarfollikeln generiert spezifische K15-Promoter gesteuerte GFP-Expression in der Stammzell-reichen Wulst-Region des Haarfollikels. Isolierte und propagierte K15-GFP+ Zellen zeigen das Gen-Expressionsprofil Profil von humanen Wulst-Zellen und wachsen als Holoclone. Die Verwendbarkeit dieser nicht-viralen, K15-Promoter-gesteuerten GFP-Markierung erlaubt nun die Charakterisierung und Manipulation von adulten humanen epithelialen Stammzellen in in-situ und in-vitro.

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Fakultätsmittel (Prof. Dr. R. Paus) Förderzeitraum 01/2009-12/2009 Fördervolumen 105.000 Euro Sachmittel/Stellen 20.000 Euro Sachmittel/eine TA-Position und eine WissenschaftlerPosition 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Stellen: 93.302 Euro Sachmittel: 19.978 Euro

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten: a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

S. Tiede, J.E. Klatte, N. Koop, R. Paus. (2009) Non-viral in-situ labelling and isolation of human hair follicle epithelial progenitors. Stem Cells [Epub ahead of print] (IF 7.741) Schneider MR, Schmidt-Ullrich R, Paus R. (2009) The hair follicle as a dynamic miniorgan. Curr Biol. 2009 19(3):132-42. (IF 10.777) Lau K, Paus R, Tiede S, Day P, Bayat A. (2009) Exploring the role of stem cells in cutaneous wound healing. Exp Dermatol. 18(11):921-33. (IF 3.259)

b) eingereicht Bohm K, Tiede S, Funk W, Meier N, Paus R. (2009) Endocrine controls of primary adult human stem cell biology: Human hair follicle epithelial stem cell functions are modulated by thyroid hormones in situ and in vitro. Eur J Cell Biol. (IF 3.955)

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Dissertationen und andere Abschlüsse

Bachelor-Arbeit „Einfluss der Schilddrüsenhormone T3/T4 auf adulte humane epitheliale Stammzellen“ von MLS-Studentin Katrin Bohm mit „sehr gut“ abgeschlossen

Projekt 5

Selective enhancement of hair pigmentation by stimulation of endogenous melanin production 1. Fragestellung:

Aufbau einer in vivo Kompetenz zum Nachweis der Reduktion von Haarergrauung. 2. Methodik:

Haarfollikel-Organkultur, immunhistochemische Analysen 3. Ergebnisse:

Erstnachweis, dass TRH humane Haarfollikelpigmentierung stimuliert.

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Phenion GmbH & Co KG Förderzeitraum 04/2008-04/2010 Fördervolumen 264.000 Euro (Gesamtlaufzeit) Sachmittel/Stellen nicht festgelegt 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Stellen: 119.980 Euro Sachmittel: 37.511 Euro 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009: Verlängerung des Projektes bis 04/2010

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Gáspár E, Hardenbicker C, Bodó E, Wenzel B, Ramot Y, Funk W, Kromminga A, Paus R. (2009) Thyrotropin releasing hormone (TRH): a new player in human hair-growth control. FASEB J. epub (IF 7.049) Plonka PM, Passeron T, Brenner M, Tobin DJ, Shibahara S, Thomas A, Slominski A, Kadekaro AL, Hershkovitz D, Peters E, Nordlund JJ, Abdel-Malek Z, Takeda K, Paus R, Ortonne JP, Hearing VJ, Schallreuter KU. (2009) What are melanocytes really doing all day long...? Exp Dermatol. 18(9):799-819. (IF 3.259) Bodó E, Wiersma F, Funk W, Kromminga A, Jelkmann W, Paus R. (2009) Does erythropoietin modulate human hair follicle melanocyte activities in situ? Exp Dermatol. Epub (IF 3.259)

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Ramot Y, Gáspár E, Dendorfer A, Langbein L, Paus R. (2009) The 'melanocyte-keratin' mystery revisited: neither normal human epidermal nor hair follicle melanocytes express keratin 16 or keratin 6 in situ. Br J Dermatol. 161(4):933-8. (IF 3.489) Wood JM, Decker H, Hartmann H, Chavan B, Rokos H, Spencer JD, Hasse S, Thornton MJ, Shalbaf M, Paus R, Schallreuter KU. (2009) Senile hair graying: H2O2-mediated oxidative stress affects human hair color by blunting methionine sulfoxide repair. FASEB J. 23(7):2065-75. (IF 7.049) Meyer KC, Bodó E, Brzoska T, Abels C, Paus R. (2009) Immunomodulatory effects of the alpha-melanocyte-stimulating hormone-related tripeptide K(D)PT on human scalp hair follicles under proinflammatory conditions. Br J Dermatol. Epub (IF 3.489)

Projekt 6

Screening of hair growth-inhibitory compounds in human hair follicle organ culture 1. Fragestellung:

Aufbau eines standardisierten Assays für das Screening von Kandidaten-Haarwuchsinhibitoren.

2. Methodik:

Haarfollikel-Organkultur, Morphometrie 3. Ergebnisse:

Assay erfolgreich etabliert, Entwicklung eines neuen Detektions-Systems für die Unterscheidung von anagen-VI und frühen catagen Haarfollikeln in Organ-Kultur. Erstnachweis, dass Eflornithin in Haarfollikel-Organkultur als potenter Haarwuchshemmer fungiert (positive Kontrolle).

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Shiseido Research Center, Japan Förderzeitraum 01/2008-12/2009 Fördervolumen 145.000 Euro (Gesamtlaufzeit) Sachmittel/Stellen nicht festgelegt 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Stellen: 96.513 Euro Sachmittel: 22.362 Euro

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009: Verlängerung des Projektes bis 12/2009

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Havlickova B, Bíró T, Mescalchin A, Tschirschmann M, Mollenkopf H, Bettermann A, Pertile P, Lauster R, Bodó E, Paus R. (2009) A human folliculoid microsphere assay for

58

exploring epithelial- mesenchymal interactions in the human hair follicle. J Invest Dermatol. 129(4):972-83. (IF 5.251) Bíró T, Tóth BI, Haskó G, Paus R, Pacher P. (2009) The endocannabinoid system of the skin in health and disease: novel perspectives and therapeutic opportunities. Trends Pharmacol Sci. 30(8):411-20. (IF 9.340) Bodó E, Kromminga A, Bíró T, Borbíró I, Gáspár E, Zmijewski MA, van Beek N, Langbein L, Slominski AT, Paus R. (2009) Human female hair follicles are a direct, nonclassical target for thyroid-stimulating hormone. J Invest Dermatol. 129(5):1126-39. (IF 5.251) Wu Z, Meyer-Hoffert U, Reithmayer K, Paus R, Hansmann B, He Y, Bartels J, Gläser R, Harder J, Schröder JM. (2009) Highly complex peptide aggregates of the S100 fused-type protein hornerin are present in human skin. J Invest Dermatol. 129(6):1446-58. (IF 5.251) Lu Z, Fischer TW, Hasse S, Sugawara K, Kamenisch Y, Krengel S, Funk W, Berneburg M, Paus R. (2009) Profiling the response of human hair follicles to ultraviolet radiation. J Invest Dermatol. 129(7):1790-804. (IF 5.251) Ramot Y, Paus R, Tiede S, Zlotogorski A. (2009) Endocrine controls of keratin expression. Bioessays. 31(4):389-99. (IF 5.316) Foitzik K, Langan EA, Paus R. (2009) Prolactin and the skin: a dermatological perspective on an ancient pleiotropic peptide hormone. J Invest Dermatol. 129(5):1071-87. (IF 5.251)

Projekt 7 Molekulare Kontrolle der Haarfollikelinduktion 1. Fragestellung:

Untersuchung des Transkriptionsfaktors NFkappaB und seiner upstream Regulatoren während der Haarfollikel-Induktion.

2. Methodik:

Haarfollikel-Organ-Kultur, immunhistologische Untersuchungen, molekular-biologische Methoden (qPCR, DNA-Microarray)

3. Ergebnisse:

Reciprocal requirements for Eda/Edar/NF-kappaB and Wnt/beta-catenin signalling pathways in hair follicle induction

Zeitraum 2009 Drittmittel

Projektträger DFG (PA 345/12-2) Förderzeitraum 01/2006-06/2011 Fördervolumen 50.400 Euro Sachmittel/Stellen Sachmittel: 26.500 Euro/Stellen: 1 E9 (100%) 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Stellen: 8.829 Euro Sachmittel: 13.197 Euro

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009: Verlängerung des Projektes bis 2009-11

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Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009:

Zhang, Y., Tomann, P., Andl, T., Gallant, N., Huelsken, J., Jerchow, B., Birchmeier, W., Paus, R., Piccolo, S., Mikkola, M.L., Overbeek, P.A., Scheidereit, C., Millar, S.E., and Schmidt-Ullrich, R. (2009). Reciprocal requirements for Eda/Edar/NF-kappaB and Wnt/beta-catenin signalling pathways in hair follicle induction. Dev Cell. 17(1):49-61. (IF 12.436) Schneider MR, Schmidt-Ullrich R, Paus R. (2009) The hair follicle as a dynamic miniorgan. Curr Biol. 19(3):132-42. (IF 10.777). Lin KK, Kumar V, Geyfman M, Chudova D, Ihler AT, Smyth P, Paus R, Takahashi JS, Andersen B. (2009) Circadian clock genes contribute to the regulation of hair follicle cycling. PLoS Genet. Epub (IF 8.883) Kloepper JE, Sugawara K, Al-Nuaimi Y, Gáspár E, van Beek N, Paus R. (2009) Methods in hair research: how to objectively distinguish between anagen and catagen in human hair follicle organ culture. Exp Dermatol. Epub (IF 3.259)

Projekt 8

Neue Wege in der Erforschung der „Haarzyklusuhr“: microRNA als Kontrollelement des humanen Haarzyklus? 1. Fragestellung:

Identifizierung von Haarfollikel spezifischer miRNA und die Zuordnung zu den beeinflussten Genen aus definierten Haarfollikelkompartimenten isoliert aus verschiedenen Haarfollikelzyklen.

2. Methodik:

Haarfollikel-Organ-Kultur, Mikrodissektion, qPCR, miRNA-Microarray 3. Ergebnisse:

Es konnte gezeigt werden, dass verschiedene Haarzyklusstadien assoziiert sind mit differenziert exprimierten miRNAs, z.B. FGF5 (hsa-miR-632; Anagen-Verlängerung), Noggin (hsa-miR-152; Anagen-Promotor), IL1a (hsa-miR-141; Catagen-Promotor).

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger DDG (Forschungsprojekt) Förderzeitraum 01/2008-04/2009 Fördervolumen 15.000 Euro Sachmittel/Stellen nur Sachmittel 1. Ausgegebene Drittmittel in 2008 Stellen: 0 Euro Sachmittel: 14.895 Euro

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Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009:

Kloepper JE, Paus P, Funk W, Kunz M, Tiede S. (2009) Differentially expressed microRNAs as potential regulators of human hair follicle cycling. Eur J Cell Biol. (submitted)

Projekt 9

Protection of epithelial stem cells from autoimmune destruction by targeted immune privilege manipulation 1. Fragestellung:

Wiederherstellung eines kollabierten Immunprivilegs in der humanen adulten Haarfollikel- Stammzellnische

2. Methodik:

Haarfollikel-Organkultur, immunhistochemische Analysen, Maus-Depilationsexperimente 3. Ergebnisse:

In Kooperation mit Dr. MJ. Harries von der Universität Manchester wurden Biopsien von Patienten mit vernarbender Alopezie von Stellen gesunder Kopfhaut und betroffener Kopfhaut entnommen und hinsichtlich IP bedeutsamer Parameter verglichen. Erste Ergebnisse zeigen eine signifikant verstärkte Expression von MHC Klasse I und II Molekülen, sowie von beta-2 Mikroglobulin in der bulge-Region und eine verminderte Immunreaktivität von K15 in betroffenen Kopfhautregionen, die auf einen Zusammenbruch des IP schließen lassen. Weitere Parameter (CD200, CD4, CD8, α-MSH, IDO, MIF) werden momentan bearbeitet.

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Fakultät: SSP Autoimmunität Teilprojekt A3 Förderzeitraum 2008-12/2009 Fördervolumen 34.000 Euro/Jahr Sachmittel/Stellen 29.000 Euro Sachmittel/5.000 Euro Stellen

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Stellen: 8.456 Euro Sachmittel: 28.812 Euro

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009: keine

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

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Meyer KC, Bodó E, Brzoska T, Abels C, Paus R.(2009) Immunomodulatory effects of the alpha-melanocyte-stimulating hormone-related tripeptide K(D)PT on human scalp hair follicles under proinflammatory conditions. Br J Dermatol. Epub (IF 3.489) Reithmayer K, Meyer KC, Kleditzsch P, Tiede S, Uppalapati SK, Gläser R, Harder J, Schröder JM, Paus R. (2009 Human hair follicle epithelium has an antimicrobial defence system that includes the inducible antimicrobial peptide psoriasin (S100A7) and RNase 7. Br J Dermatol. 161(1):78-89. (IF 3.489) Harries MJ, Meyer KC, Paus R. (2009) Hair loss as a result of cutaneous autoimmunity: frontiers in the immunopathogenesis of primary cicatricial alopecia. Autoimmun Rev. 8(6):478-83. (IF 5.371) Harries MJ, Paus R. (2009) Scarring alopecia and the PPAR-gamma connection. J Invest Dermatol. 129(5):1066-70. (IF 5.251) Harries MJ, Trueb RM, Tosti A, Messenger AG, Chaudhry I, Whiting DA, Sinclair R, Griffiths CE, Paus R. (2009) How not to get scar(r)ed: pointers to the correct diagnosis in patients with suspected primary cicatricial alopecia. Br J Dermatol. 160(3):482-501. (IF 3.489) Scutera S, Fraone T, Musso T, Cappello P, Rossi S, Pierobon D, Orinska Z, Paus R, Bulfone-Paus S, Giovarelli M. (2009) Survival and migration of human dendritic cells are regulated by an IFN-alpha-inducible Axl/Gas6 pathway. J Immunol. 183(5):3004-13. (IF 6.000)

Dissertation und andere Abschlüsse

Master-Arbeit “A comparative analysis of hair follicle-related immunity in healthy and Alopecia Areata scalp skin, focussing on Mast Cells activity” von Master-Studentin Marta Bertolini, Univestity of Padova, Italien, mit „sehr gut“ und Auszeichnung abgeschlossen.

Projekt 10 Entwicklung eines Haarwuchsmittels auf der Basis von Thymuspeptiden 1. Fragestellung:

Entwicklung neuartiger Applikationen zur Vermeidung oder Genesung von Haarausfall und zur Haarwachstumsförderung auf der Basis von Thymuspeptiden

2. Methodik:

Haarfollikel-Organkultur, immunhistochemische Analysen 3. Ergebnisse:

Vertraulich

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger BMWi (AiF), PRO INNO II-Kooperationsprojekt Förderzeitraum 2008-10 Fördervolumen 96.509 Euro (Gesamtlaufzeit) Sachmittel/Stellen 18.500 Euro/ 1 E13 Stelle

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1. Ausgegebene Drittmittel in 2009

Stellen: 22.056 Euro Sachmittel: 13.197 Euro

Projekt 11

Inhibition of chemotherapy-induced alopecia 1. Fragestellung:

The goal of this study is to use the in vitro model of chemotherapy-induced alopecia established by Prof. Paus and to provide an in vitro proof of concept that substances from the Nycomed Apo-G1 project are actually able to protect hair follicle cells from induction of apoptosis mediated by paclitaxel. One additional key question also is to study how selected test substances from the Apo-G1 project impact on human hair follicle cycling in vitro (i.e. premature induction of catagen?), alone or in combination with cell cycle-dependent chremotherapeutics.

2. Methodik:

Hair follicle organ culture, immunhistochemistry, hair cycle staging, LDH measurement 3. Ergebnisse:

Testung verschiedener Cytostatika und Kandidaten-Protektiva

Zeitraum: 2009

Drittmittel Projektträger NYCOMED GmbH Förderzeitraum 2008-09 Fördervolumen 90.000 Euro (Gesamtlaufzeit) Sachmittel/Stellen nicht festgelegt

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Stellen: 20.520 Euro Sachmittel: 38.400 Euro

Projekt 12

Tissue Damage Mechanisms 1. Fragestellung:

Exploration of autoimmune mechanisms of hair follicle damage (focus: epithelial stem cell destruction), and characterisation and manipulation of the immune privilege.

2. Methodik:

Haarfollikel-Organ-Kultur, immunhistochemische Analysen 3. Ergebnisse:

Injektion von Anti-Collagen-VII-Antikörpern induziert vernarbende Alopezie und Haarfollikel-Immunprivileg-Kollaps im EBA-Mausmodell

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Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Exzellenz Cluster IRN „Type VII Collagen“ (DFG) Förderzeitraum 2008-11 Fördervolumen 50.000 Euro/pro Jahr Sachmittel/Stellen 10.000 Euro Sachmittel/1 E13-Position

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009

Stellen: 11.025 Euro Sachmittel: 7.500 Euro

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Stelekati E, Bahri R, D'Orlando O, Orinska Z, Mittrücker HW, Langenhaun R, Glatzel M, Bollinger A, Paus R, Bulfone-Paus S. (2009) Mast cell-mediated antigen presentation regulates CD8+ T cell effector functions. Immunity. 31(4):665-76. (IF 20.579) Paus R, Arck P. (2009) Neuroendocrine perspectives in alopecia areata: does stress play a role? J Invest Dermatol. 129(6):1324-6. (IF 5.251) Reithmayer K, Meyer KC, Kleditzsch P, Tiede S, Uppalapati SK, Gläser R, Harder J, Schröder JM, Paus R. (2009) Human hair follicle epithelium has an antimicrobial defence system that includes the inducible antimicrobial peptide psoriasin (S100A7) and RNase 7. Br J Dermatol. 161(1):78-89. (IF 3.489) Harries MJ, Trueb RM, Tosti A, Messenger AG, Chaudhry I, Whiting DA, Sinclair R, Griffiths CE, Paus R. (2009) How not to get scar(r)ed: pointers to the correct diagnosis in patients with suspected primary cicatricial alopecia. Br J Dermatol. 60(3):482-501. (IF 3.489)

Projekt 13 Genaue Lokalisation Nestin+ Zellen in der Haut von Mensch und Maus 1. Fragestellung:

Charakterisierung und exakte Lokalisation der spezifischen Nestin-assoziierten Immunreaktivität in der menschlichen Kopfhaut sowie der Grünfluoreszenz in der Rückenhaut von Nestin-GFP+ transgenen Mäusen

2. Methodik:

In-Situ-Hybridisierung, Mikrodissektion von Haarfollikeln, quantitative PCR, Immunhistologie und Immunfluoreszenz, Western blot Analyse

3. Ergebnisse:

Nestin-Transkripte wurden beim Menschen nur in mesenchymalen Hautkompartimenten gefunden. Einzelne Nestin-immunoreaktive Zellen waren in der Bindegewebsscheide des Haarfollikels sowie im Mesenchym von Talg- und Schweißdrüse detektierbar. Diese Immunreaktivität ging mit dem Nestin-Proteinlevel und der Nestin-Genexpression einher.

64

Stimulation von Organ-kultivierter humaner Skalphaut mit Leptin erhöhte die Anzahl Nestin+ Zellen in diesen intra-mesenchymalen Hautarrealen und zeigte keine induzierbare Nestin-Immunoreaktivität in der Stammzell-reichen Haarfollikel-Wulstregion.

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger Fraunhofer Institut für marine Biotechnologie, Lübeck

Förderzeitraum 2008/10 Fördervolumen 75.000 Euro Sachmittel/Stellen 75.000 Euro / 0 Euro 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel: 15.267 Euro

2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009

Anschlussprojekt „Schweissdrüsen-Stammzellen Bedeutung von Nestin und der Einfluss von Leptin“

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Petschnik AE, Klatte JE, Evers LH, Kruse C, Paus R, Danner S. (2009) Phenotypic indications that human sweat glands are a rich source of nestin positive stem cell populations. Br J Dermatol. 2009 epub (IF 3.489) Poeggeler B, Schulz C, Pappolla MA, Bodó E, Tiede S, Lehnert H, Paus R. (2009) Leptin and the skin: a new frontier. Exp Dermatol. Epub (IF 3.259) Tiede S, Kloepper JE, Ernst N, Poeggeler B, Kruse C, Paus R. (2009) Nestin in human skin: exclusive expression in intramesenchymal skin compartments and regulation by leptin. J Invest Dermatol. 129(11):2711-20. (IF 5.251) Tiede S, Ernst N, Bayat A, Paus P, Tronnier V, Zechel C. (2009) Basic Fibroblast Growth Factor: A potential new therapeutic tool for the treatment of hypertrophic and keloid scars. Ann Anat. 191(1):33-44. (IF 0.932)

b) eingereicht

Ernst N, Tiede S, Tronnier V, Kruse C, Zechel C, Paus R. (2009) An improved, standardized protocol for the isolation, enrichment and targeted neural differentiation of Nestin+ progenitors from adult human dermis. Exp Dermatol.

Dissertation und andere Abschlüsse

Master-Arbeit “ Evaluation eines Protokolls zur Anreicherung Nestin+ Progenitorzellen aus adulter, humaner Skalphaut“ von MLS-Studentin Nancy Ernst mit „sehr gut“ abgeschlossen

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Projekt 14

Chemotherapy induced hair loss 1. Fragestellung:

Exploration of endogenous candidate HF chemotherapy-protectants that are most effective in preventing/limiting chemotherapy-induced damage to the hair matrix and/or HF stem cells.

2. Methodik:

Hair follicle organ culture, full-thickness skin organ culture, immunhistochemical analysis

3. Ergebnisse: We identified some chemotherapy-protectans (alpha-MSH, EPO, KGF), which partially prevent from hair follicle damage induced by chemotherapy.

Zeitraum 2008

Drittmittel Projektträger Fakultäts Projekt E30-2008 Förderzeitraum 01/2008 -03/2009 Fördervolumen 34.400 Euro Sachmittel/Stellen 5.000 Euro Sachmittel/ 29.400 Euro Personalmittel

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009

Stellen: 27.870 Euro Sachmittel: 5.083 Euro

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Paus R, Bodó E, Kromminga A, Jelkmann W. (2009) Erythropoietin and the skin: a role for epidermal oxygen sensing? Bioessays. 31(3):344-8. (IF 5.316) Bodó E, Wiersma F, Funk W, Kromminga A, Jelkmann W, Paus R. (2009) Does erythropoietin modulate human hair follicle melanocyte activities in situ? Exp Dermatol. Epub. (IF 3.259) Antsiferova M, Klatte JE, Bodó E, Paus R, Jorcano JL, Matzuk MM, Werner S, Kögel H. (2009) Keratinocyte-derived follistatin regulates epidermal homeostasis and wound repair. Lab Invest. 89(2):131-41. (IF 4.580) Havlickova B, Bíró T, Mescalchin A, Tschirschmann M, Mollenkopf H, Bettermann A, Pertile P, Lauster R, Bodó E, Paus R. (2009) A human folliculoid microsphere assay for exploring epithelial- mesenchymal interactions in the human hair follicle. J Invest Dermatol. 129(4):972-83. (IF 5.251) Bodó E, Kromminga A, Bíró T, Borbíró I, Gáspár E, Zmijewski MA, van Beek N, Langbein L, Slominski AT, Paus R. (2009) Human female hair follicles are a direct, nonclassical target for thyroid-stimulating hormone. J Invest Dermatol. 129(5):1126-39. (IF 5.251)

66

Projekt 15

TOPICAL substance and PPARγ agonist in vitro 1. Fragestellung:

Präklinische Austestung einer Substanz und dem einem PPARγ-Agomistenm mit Wirkung auf Haarfollikel-Stammzellen, Pigmentierung und Haarfollikeldystrophie 2. Methodik: Haarfollikel-Organkultur, Haut-Organkultur, immunhistochemische Analysen

3. Ergebnisse: Projekt hat gerade erst begonnen

Zeitraum 2009

Drittmittel Projektträger GIULIANI SpA, Milan, Italien Förderzeitraum 11/2009-10/2010 Fördervolumen 73.000 Euro Sachmittel/Stellen nicht festgelegt 1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel: 0 Euro Stellen: 0 Euro

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Prof. Dr. med. A. Peters

Medizinische Klinik I Projekt 1 Metabolisches Lernen – Wird die Adaptation an wiederholte Hypoglykämien durch glutamaterge Mechanismen vermittelt? 1. Fragestellung:

Der exzitatorische Neurotransmitter Glutamat ist an der neuroendokrinen und autonomen

Gegenregulation bei Hypoglykämien beteiligt. Bei wiederholt auftretenden Hypoglykämien

kommt es zu einer Abschwächung der hormonellen und kognitiven gegenregulatorischen

Antwort (Adaptation).

Fragestellung: Ist die Adaptation an wiederholte Hypoglykämien ein glutamatvermittelter

Lernprozess, der durch die Blockade des NMDA-Rezeptors unterdrückt werden kann?

2. Methodik: 15 gesunde, männliche, normalgewichtige Probanden kamen im Abstand von vier

Wochen zu zwei Versuchsbedingungen. In der einen Bedingung erhielten die Probanden

den NMDA-Rezeptorblocker Memantin über fünf Tage, in der anderen Bedingung ein

Placebo. An Tag 4 und 5 wurden insgesamt drei Hypoglykämien induziert. In

regelmäßigen Abständen wurden Blutproben zur Blutzucker- und Hormonbestimmung

abgenommen, sowie Symptomlisten abgefragt und kognitive Tests durchgeführt.

3. Ergebnisse:

Durch die wiederholten Hypoglykämien ist es uns gelungen, die Gewöhnung an

Unterzuckerungen bei gesunden Probanden zu simulieren: Bei allen untersuchten

Hormonen konnten wir die Adaptation nachweisen. Memantin hatte auf diese Adaptation

allerdings keinen Einfluss, weder auf hormoneller noch auf kognitiver Ebene, so dass ein

glutamatvermittelter Lernprozess der Adaptation unwahrscheinlich erscheint.

Projekt 2 Zerebrales Energieniveau bei gesunden Probanden mit Übergewicht, Normalgewicht und Untergewicht im Vergleich zwischen Euglykämie und Hypoglykämie.

68

1. Fragestellung:

Nach der Selfish-Brain Hypothese ist die Glukoseallokation zum Gehirn bei Menschen mit

Übergewicht gestört. Dies bewirkt ein relatives zerebrales Energiedefizit. Unsere

Fragestellung: Ist die Versorgung des Gehirns mit energiereichen Substraten bei

Übergewichtigen unter hypoglykämen Bedingungen vermindert und bei Untergewichtigen

verbessert (jeweils im Vergleich mit Normalgewichtigen)?

2. Methodik: Es werden jeweils 15 Probanden mit Übergewicht, Normalgewicht und Untergewicht in

den

Bedingungen „Euglykämie“ (Blutglukose von ca. 5,5 mmol/l) und „Hypoglykämie“

(Blutglukose von ca. 2,2 mmol/l) untersucht. Dazu werden in Zusammenarbeit mit dem

Institut für Neuroradiologie im MRT Spektren von energiereichen Phosphatverbindungen

in

Hirn- und Muskelgewebe unter Eu- und Hypoglykämie erhoben und verglichen. Diese

Versuche finden an Wochenenden statt. Insgesamt werden 90 Messtermine zu je ca. 6 h

benötigt.

3. Ergebnisse: Die Daten werden gerade ausgewertet.

Projekt 3 Reaktion des Stresssystems bei Zufuhr verschiedener Energiesubstrate 1. Fragestellung:

Bei adipösen Patienten wird nach einer Stresssituation häufig beobachtet, wie sie sich mit

kalorienhaltigen Nahrungsmitteln trösten (so genanntes „comfort food“). Wir untersuchen

in dieser Studie, wie sich die Stressreaktion normalgewichtiger Probanden unter Zufuhr

verschiedener Energiesubstrate verhält.

2. Methodik: 40 gesunde, männliche, normalgewichtige Probanden kommen im Abstand von ein bis

zwei Wochen zu zwei Versuchsbedingungen. In der einen Bedingung wird mit den

Probanden ein Trierer Stresstest (TSST) durchgeführt, der andere Tag dient als Kontrolle.

Nach einer Randomisierungsliste werden die Probanden in 4 verschiedene

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Versuchsbedingungen eingeteilt: a) hochkalorisches Buffet und Placebo-Infusion, b)

niedrigkalorischer Salat und Placebo-Infusion, c) niedrigkalorischer Salat und Dextrose-

Infusion und d) niedrigkalorischer Salat und Laktat-Infusion.

In regelmäßigen Abständen werden Blutproben zur Blutzucker-, Laktat- und

Hormonbestimmung abgenommen, Symptome und psychologische Variablen erhoben

und kognitive Tests durchgeführt.

3. Ergebnisse: In der Stressbedingung wurden 23% mehr Kohlenhydrate vom hochkalorischen Buffet

aufgenommen als in der Kontrollbedingung. Die Blutglukosekonzentration stieg

entsprechend stärker an, während die Insulinausschüttung in der Stress- und

Kontrollbedingung gleich blieb. Es lag somit eine relative Hypoinsulinämie vor, wobei die

Insulinsekretion durch stressbedingte sympathoadrenale Aktivierung unterdrückt wurde.

Die insulinabhängige Glukoseaufnahme in die peripheren Speicher über GLUT4 wurde

unterdrückt, die Energie konnte insulinunabhängig über GLUT1 direkt zum Gehirn geleitet

werden. Neben metabolischen Veränderungen konnte in der Stressbedingung auch ein

Anstieg neuroglykopener Sympteme festgestellt werden, die sich durch Energiezufuhr

zurück bildeten. Das hochkalorische Buffet hat die Erinnerung an das Stresserleben

abgemildert, in allen drei Salatbedingungen wurde das Stresserleben deutlich negativer

bewertet.

Projekt 4

Der Einfluss antizipatorischer Prozesse bei der Nahrungsaufnahme 1. Fragestellung:

Kognitive Prozesse sind entscheidend bei der Regulation des menschlichen

Essverhaltens und der Vorbereitung des Organismus auf die Nahrungsaufnahme. So

spielen

antizipatorische Prozesse eine bedeutende Rolle für die cephale Phase, welche die

Digestion und die Absorption von Nährstoffen verbessert. Die antizipatorische Antwort des

Organismus ist notwendig, um Blutglukose-Spitzen zu verhindern und den postprandialen

Metabolismus effektiv zu aktivieren. In der vorliegenden Studie untersuchen wir den

Einfluss antizipatorischer Prozesse auf Ausmaß und Zusammensetzung der

Nahrungsaufnahme sowie beteiligte psychologische Komponenten.

70

2. Methodik:

Insgesamt 60 Probanten werden einer von 4 Bedingungen zugeordnet. Zwei Gruppen

erhalten die Information, 2 Stunden später ad libitum von einem umfangreichen

Frühstücksbüffet (3500 kcal) essen zu dürfen, die beiden anderen Gruppen die

Information

bis zum Versuchsende nüchtern bleiben zu müssen. Anschließend dürfen die Probanden

wie erwartet oder überraschend von einem Frühstücksbüffet (3500 kcal) essen oder

erhalten überraschend bzw. wie erwartet keine Möglichkeit dazu. In regelmäßigen

Abständen wurden Blutproben zur Blutzucker- und Hormonbestimmung abgenommen,

sowie Symptomlisten abgefragt und kognitive Tests durchgeführt.

3. Ergebnisse: Bislang sind zwei der vier Gruppen komplett ausgewertet worden, die beiden Gruppen die

kein Frühstück erhalten haben (erwartet vs. unerwartet). Im Gruppenvergleich wird die

erfolgreiche Antizipationsinduktion deutlich sichtbar. Bei Frühstückserwartung kommt es

in der Zeit von 7.35-9.45 Uhr zu einem signifikanten Anstieg des subjektiven

Hungergefühls im Vergleich zu fehlender Erwartung. Beim Snack-Test unterscheidet sich

die absolute Nahrungsaufnahme der Antizipationsgruppe statistisch nicht von derjenigen

der Nicht-Antizipationsgruppe. Allerdings verändert sich die Nährstoffzusammensetzung

der aufgenommenen Nahrung.

Projekt 5

Insulin und Geschmackspräferenzen 1. Fragestellung:

Das Ziel dieser Studie ist es, Geschmackspräferenzen und kognitive Maße in

Abhängigkeit von zentralnervösen Insulinwirkungen zu untersuchen.

2. Methodik:

30 Versuchspersonen werden auf zwei experimentelle Gruppen aufgeteilt. Gegen Mittag

erhalten alle Probanden ein Mittagessen. Im Anschluss erfolgt die Gabe von intranasalem

Insulin bzw. Placebo per Nasenspray. Daraufhin nehmen die Probanden an

verschiedenen kognitiven Tests und Geschmackstests teil.

71

3. Ergebnisse:

Momentan liegen noch keine Ergebnisse vor. Die Studie läuft im Moment. Die

Datenerhebung wird voraussichtlich im Januar 2010 beendet sein.

Projekt 6

Geschmacksstudie 1. Fragestellung:

Das Ziel dieser Studie ist es, Geschmackspräferenzen, kognitive Funktionen und

Befindlichkeitsmaße im Zusammenwirken mit der Stoffwechsellage zu untersuchen.

2. Methodik: Untersucht werden 15 normalgewichtige und 15 adipöse Probanden. Alle

Versuchsteilnehmer erhalten ein Standardfrühstück zu Versuchsbeginn sowie eine

Mittagsmahlzeit. Am Nachmittag erhalten Sie verschiedene Snacks. Während der

Untersuchung werden in regelmäßigen Abständen Blut abgenommen sowie kognitive

Tests durchgeführt.

3. Ergebnisse: Momentan liegen noch keine Ergebnisse vor. Die Studie läuft im Moment. Die

Datenerhebung wird voraussichtlich im März 2010 beendet sein.

Zeitraum

Drittmittel Projektträger DFG Klinische Forschergruppe KFO 126 Selfish Brain Förderzeitraum 2004-2010 Fördervolumen insgesamt 5. Mio. Euro Sachmittel/Stellen 20 zu 80% 1. Ausgegebene Drittmittel in 2008 700.000 Euro Sachmittel/Stellen 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2008 keine

72

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten a) erschienen /bzw. im Druck im Jahr 2009

Klement J, Pais I, Hallschmid M, Hubold C, Knispel A, Oltmanns KM, Schultes B, Born J, Peters A: Blocking AMPA receptor signalling by caroverine infusion does not affect counter-regulation of hypoglycaemia in healthy men. Diabetologia 52 (6), 1192-6 (2009) Klement J, Hubold C, Hallschmid M, Loeck C, Oltmanns KM, Lehnert H, Born J, Peters A: Effects of glucose infusion on neuroendocrine and cognitive parameters in Addison disease. Metabolism (doi:10.1016/j.metabol.2009.06.015), in press

b) eingereicht

Klement J, Hubold C, Cords H, Oltmanns KM, Hallschmid M, Born J, Lehnert H, Peters A: High-calorie comfort food attenuates neuroglycopenic symptoms in patients with Addison’s disease (JCEM, in revision)

2. Buchbeiträge keine 3. Anderes keine

Dissertationen und andere Abschlüsse keine

73

Prof. Dr. med. Barbara Wollenberg Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

Projekt 1 Visualisierung von Tumorsubpopulationen aus HNSCC mit Hilfe von spezifischen magnetischen Nanopartikeln durch einen Magnetic Particle Imaging Scanner

1. Fragestellung: Fortschritte in der medizinischen Bildgebung sind entscheidend für die onkologische

Diagnostik sowie für die wissenschaftliche Grundlagenforschung. Durch die Entwicklung

eines Magnetic Particle Imaging (MPI) - Kleintierscanners ist es möglich Tumorzellen durch

Bindung an magnetische Nanopartikel zu detektieren. Diese Nanopartikel bestehen aus

einem Eisenoxidkern mit einer Dextranhülle und sollen so verändert werden, dass sie an

spezifische Zellen aus Kopf - Hals - Plattenepithelkarzinomen (HNSCC) binden. Die Methode

verspricht eine hohe Sensitivität sowie eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung.

Neben der Visualisierung der Nanopartikel auf Einzelzellebene im Versuchstier (Maus) ist

eine bessere Untersuchung von Migration, Metastasierung oder z.B. Rekrutierung von

Stammzellen möglich.

2. Methodik: Verschiedene HNSCC Zelllinien wurden für die Experimente verwendet. Dabei wurden

jeweils der Primärtumor sowie die dazugehörige Metastase kultiviert. Die Zytotoxizität der

Nanopartikel auf das Überleben der Zellen wurde mikroskopisch sowie

durchflusszytometrisch durch Färbung mit Propidiumiodid sowie Annexin studiert. Die

Aufnahme der Nanopartikel durch die Zellen wurde mikroskopisch durch FITC- Dextran

Nanopartikel untersucht. Die Messung der Nanopartikel erfolgte im Magnetic Particle –

Spektrometer.

3. Ergebnisse: Erste Versuche zeigen, dass durch die unspezifische Aufnahme der noch unmaskierten

Nanopartikel kein toxischer Einfluss auf die HNSCC – Zelllinien oder Unterschiede im

Wachstum besteht. Eine Detektion der von den Zellen aufgenommenen Nanopartikel war im

Spektrometer möglich.

74

Projekt 2 Die Rolle von Th17 Zellen bei Kopf-Hals-Karzinomen

1. Fragestellung: Die Entdeckung einer neuen Population von CD4+ T-Helferzellen, zusätzlich zu den

traditionellen Th1 and Th2 Subpopulationen, die selektiv Interleukin 17 produzieren, lieferte

neue Erkenntnisse über die Immunregulation und Immunabwehr. Diese CD4+ T-

Helferzelllinie, die Th17 Zellen genannt werden, spielt tatsächlich eine kritische Rolle bei der

Pathogenese verschiedener Autoimmunerkrankungen sowie von Allergen- und Antigen-

spezifischen Immunantworten. Jedoch ist wenig über die Rolle von Th17 Zellen bei der

Pathogenese und der Entwicklung von HNSCC bekannt und steht daher im Fokus dieser

Studie.

2. Methodik: Th17 Zellen aus dem peripheren Blut wurden mittels Cellsorter sowie mit Hilfe magnetisch

gekoppelter Antikörper isoliert und im Durchflusszytometer FACSCanto sowie hinsichtlich

ihrer Zytokinsekretionsprofile im BioPlex-Assay umfassend charakterisiert.

3. Ergebnisse: Eine Kombination von TGF-β and IL-6 induziert Th17 Zellen durch die Expression des

Transkriptionsfaktors RORgammat. Th17 Zellen und induzierte regulatorische T Zellen

werden reziprok zueinander durch TGF-β und IL-6 reguliert. IL-17 ist ein hoch

inflammatorisches Cytokin mit erheblichen Effekten auf Stromazellen in vielen Geweben

sowie Endothel- und Epithelialzellen, Synoviozyten und myeloiden Zellen und es induziert

die Produktion von vielen anderen Cyto- and Chemokinen wie IL-6, -8 und -1β, G-CSF, GM-

CSF, TGF-β, TNF-α, GRO-α und MCP-1. In dieser Studie wurden Level und Funktion von

Th17 Zellen in HNSCC Patienten zu bestimmen und ihr Zusammenspiel mit regulatorischen

T Zellen analysiert. Th17-Zellen wurden mittels Durchflusszytometrie phänotypisiert, die

Expression von Cytokinen und Transkriptionsfaktoren wurde untersucht und ihre Funktion

wurde mittels Proliferations- und Migrationsassays. Unsere Ergebnisse zeigen eine massiv

gestörte Funktion von Th17-Zellen bei HNSCC Patienten.

75

Projekt 3 Einfluss von HNSCC auf die Aktivität humaner NK-Zellen

1. Fragestellung: Natürliche Killer- (NK-) Zellen spielen als Effektoren des angeborenen Immunsystems bei

der Abwehr von Tumorzellen und infektiösen Pathogenen eine wichtige Rolle. Die NK-Zell-

vermittelte Abwehr gegen Tumorzellen ist bei Patienten mit Kopf-Hals Karzinomen (HNSCC)

durch das immunmodulatorische Milieu stark beeinträchtigt. Tumor-Zellen produzieren unter

anderem immunsuppressive sowie immunmodulatorische Zytokine, um eine effiziente und

koordinierte Anti-Tumor Immunantwort zu verhindern.

2. Methodik: Humane Natürlich Killer (NK) Zellen wurden mittels Cellsorter sowie mit Hilfe magnetisch

gekoppelter Antikörper isoliert und im Durchflusszytometer FACSCanto sowie anhand von

Zytotoxizitätsassays und ELISA-Untersuchungen umfassend charakterisiert.

3. Ergebnisse: Wir konnten zeigen, dass die NK-Zell vermittelte Zytotoxizität gegen HNSCC-Zellen durch

einzelsträngige immunstimulatorische RNA (ss-isRNA) effizient stimuliert wird. Auf die

Stimulierung mit ss-isRNA folgte eine erhöhte Sekretion von Interferon-γ (INF-γ). Unsere

Untersuchungen decken auf, dass Überstände von permanenten HNSCC-Zelllinien die durch

ss-isRNA gesteigerten Effekte negativ beeinflussen aber nicht verhindern.

Durchflusszytometrische Untersuchungen zeigten eine erhöhte TLR7-Expression der NK-

Zellen als Antwort auf die Inkubation der Zellen mit ss-isRNA. NK-Zellen können aufgrund

ihres CD56-Expressionslevels in CD56dim und CD56bright unterschieden werden. Die NK-Zell-

Subpopulationen konnten sowohl im peripheren Blut als auch im Gewebe nachgewiesen

werden.

Außerdem wurden die Rezeptorprofile von gesunden Spendern und Tumorpatienten auf

Proteinebene verglichen. Die Expression von typischen Immunrezeptoren ist bei NK-Zellen

von Tumorpatienten im Vergleich zu NK-Zellen gesunder Spender herunterreguliert. Wir

konnten zeigen, dass die Aktivität von humanen NK-Zellen durch HNSCC stark herabgesetzt

wird und dass es Stimulanzien wie ss-isRNA gibt, die diesem Prozess entgegenwirken.

76

Projekt 4 Identifizierung und Charakterisierung potentieller HNSCC-Tumor-Stammzellen anhand aktueller Therapie-Schemata

1. Fragestellung: Es wird zunehmend deutlich, dass Stammzellen nicht allein bei der Entstehung und

Differenzierung komplexer vielzelliger Organismen und bei Prozessen der Zellerneuerung

eine essentielle Rolle spielen, sondern auch an der Entstehung und Progression

verschiedener humaner Krebsarten maßgeblich beteiligt sind. Auf dem Hintergrund dieser

Überlegungen und dem momentanen Erkenntnisstand, zeichnet sich mehr und mehr ab,

dass die individuelle Analyse von Anzahl und Charakteristika von Stammzellen im

Primärtumor zukünftig von entscheidender Bedeutung für Therapie und Prognose sein

werden. Das Vorhandensein und die mögliche Bedeutung von ‚Tumorstammzellen’ bei der

Entstehung und Progression maligner Kopf-Hals Karzinome (Head and Neck Squamous Cell

carcinoma, HNSCC) ist bislang weitestgehend unklar und Thema dieser Studie.

2. Methodik: Verschiedene Immunzell-Populationen wurden mittels Cellsorter anhand ihrer

Oberflächencharaktersitika isoliert und im Durchflusszytometer FACSCanto sowie durch

ELISA-Untersuchungen umfassend charakterisiert. Im Rahmen dieser Untersuchungen

wurde auch die Strahlen- und Chemoresistenz der Zellen analysiert.

3. Ergebnisse: In dieser Arbeit konnten verschiedene Subpopulationen potentieller Tumorstammzellen

identifiziert werden und durch weiterführende funktionelle Untersuchungen konnte ein

deutlicher Zusammenhang zu unterschiedlichen Parametern der Tumorprogression wie

Metastasierung, Resistenz gegenüber Bestrahlung und Chemotherapie und Produktion

Tumor-fördender Zytokine aufgezeigt werden. Durch die Identifizierung und umfassende

Charakterisierung von Tumorstammzellen werden innovative und individualisierte

Therapiemaßnahmen bei der Behandlung von HNSCC ermöglicht und Heilungschancen

verbesserbar.

77

Projekt 5 Funktion und Regulation der TLR- Stimulation auf die mTOR Aktivität in HNSCC

1. Fragestellung: Das Plattenepithelkarzinom des Kopf-Hals-Bereiches (head and neck squamous cell

carcinoma, HNSCC) ist der sechsthäufigste Tumortyp weltweit und zählt zu den Tumoren mit

einer äußerst schlechten Prognose. Ein kausaler Zusammenhang zwischen chronische

Entzündungen und maglinen Tumorwachstum ist allgemein anerkannt.

In der angeborenen Immunität spielen hierbei die „Mustererkennenden Rezeptoren“ („pattern

recognition receptors“; PRRs), besonders die Familie der Toll- like Rezeptoren (TLR), eine

große Rolle bei der Vermittlung von Signalen und können häufig als Ausgangspunkt der

Signalkaskaden gesehen werden.

mTOR (mammalian target of Rapamycin) ist für die Proliferation, Wachstum und Mortalität

der Zellen verantwortlich und ein „Downstream- Mediator“ des Akt-PI(3)K Signalweg. Eine

Inhibierung von mTOR ist durch Rapamycin möglich.

mTOR ist bei vielen malignen Tumoren dysreguliert. Da mTOR in deregulierter Form die

Bildung von Proteinen, die für Wachstum und Entwicklung der Tumorzelle zuständig sind,

induziert, stellt es ein neuartiges und interessantes Target in der Tumorforschung dar.

Unsere Studien befassen sich mit der Funktion und Regulation von Nukleotid- bindenden

Rezeptoren im mTOR vermittelten Signalweg sowie die Auswirkungen auf die

Zytokinsekretion bei HNSCC.

.

2. Methodik: Um den Einfluss auf die immunmodulatorische Zytokinsekretion zu testen wurden

Überstände aus spezifischer TLR Stimulation und mTOR Inhibierung in Flex Set Messungen

eingesetzt. Des Weiteren wurden Expressionsanalysen mittels Western Blot,

Durchflusszytometrie, ELISA sowie Zytotoxizität Assays in verschiedenen permanenten

Zelllinien, gesunden Gewebe und Tumorgewebe durchgeführt.

3. Ergebnisse: Bisherige Ergebnisse deuten darauf hin, dass Rapamycin erst nach TLR- Stimulation eine IL-

6 Sekretion induziert sowie die IL-1β Sekretion reduziert. Zudem konnten durch Zytotoxizität

Assays die wachstumsinhibierende Wirkung von Rapamycin bei permanenten HNSCC

Zelllinien bestätigt werden.

78

Projekt 6 Charakterisierung der Caspase-vermittelten Apoptose-Regulation in HNSCC Subpopulationen

1. Fragestellung: Kopf-Hals Karzinome (head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC) gehören zu den

weltweit am häufigsten vorkommenden menschlichen Krebsarten und gehen mit einer sehr

schlechten Prognose einher. Die molekularen Mechanismen von HNSCC sind weiterhin

unklar. Ein wichtiger Bestandteil für das Überleben und der Proliferation der Krebszellen ist

das Überwinden der Mechanismen des Programmierten Zelltodes, der Apoptose.

2. Methodik: Um die Apoptose zu induzieren, werden Tumorpatienten unter anderem mit Zytostatika wie

Paclitaxel behandelt. Unsere Untersuchungen bei HNSCC Zelllinien zeigten jedoch, dass die

einzelnen Tumorzelllinien unterschiedlich auf die Behandlung mit dem Zytostatikum

reagieren.

3. Ergebnisse: Des Weiteren scheint es verschiedene Subpopulationen innerhalb eines Tumors zu geben,

die sich der Behandlung durch Paclitaxel entziehen. Unsere Untersuchungen zeigen erste

Ergebnisse in der Caspase vermittelten Regulation der Apoptose in HNSCC Zelllinien unter

Zytostatikaeinfluss.

Projekt 7 Stammzellcharakteristika bei Polyposis nasi

1. Fragestellung: Nasenpolypen sind gutartige Wucherungen der Nasenschleimhaut, wobei die Geschwülste

von der Nasennebenhöhle in die Nasenhaupthöhle wachsen und auch durchaus zu einem

zusammenhängenden Gebilde verwachsen können (Polyposis nasi). Der langsame Verlust

des Geruchsvermögens zählt zu den häufigen Symptomen einer Polyposis nasi. Weitere

unangenehme Begleiterscheinungen sind die näselnde Stimme und auch das nächtliche

Schnarchen. Bei Kindern kann sich aus der Polypenwucherung eine schmerzhafte

Mittelohrentzündung entwickeln (Otitis media). Nasenpolypen können sich aus chronischen

79

Entzündungen und Allergien der Nasenschleimhäute entwickeln; ebenso kann die

individuelle Veranlagung eine wichtige Rolle zu spielen.

Sie treten in den meisten Fällen beidseitig auf, so dass sich bei einseitigem Auftreten oftmals

ein Verdacht auf eine bösartige Wucherung ergibt, welche histologisch kontrolliert werden

sollte. Um diese noch weitestgehend im Dunkeln liegenden Prozesse der

Wachstumsregulation und -Regeneration molekularbiologisch zu untersuchen, haben wir

Polyposis nasi hinsichtlich möglicher Stammzell-Charakteristika analysiert.

2. Methodik: Dazu wurden Einzelzellsuspensionen von Nasenpolypen hergestellt und die Zellen mittels

Durchflusszytometer bezüglich ihrer Oberflächenmarker und des Weiteren hinsichtlich ihrer

Proliferation und ‚selfrenewal’ Kapazität charakterisiert.

3. Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigen die Identifizierung unterschiedlicher Zell-Subpopulationen bei

Polyposis nasi, welche sich hinsichtlich der Expression der potentiellen Stammzellmarker

CD44 und CD59 unterscheiden und hierbei Verteilungen ähnlich derer in soliden HNSCC

aufweisen. Diese Populationen wurden mittels Cellsorter voneinander getrennt analysiert

und zeigen signifikante Unterschiede hinsichtlich Proliferation und ‚self-renewal’ und weisen

teilweise deutliche Stammzellcharakteristika auf.

Drittmittel Projektträger

• Monika-Kutzner-Stiftung der Berlin Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften

• Rudolf Bartling Stiftung • Innovations-Fond des Landes Schleswig-Holstein • Klara Kreitz Stifung • UK-SH • Merck Pharma GmbH, Darmstadt • Fresenius-Stiftung • Stiftung Kopf-Hals • Possehl-Stiftung Lübeck Merck Pharma GmbH, Darmstadt • Wyeth Pharma GmbH, Darmstadt

Förderzeitraum 2007 bis Ende 2011

80

1. Ausgegebene Drittmittel in 2009 Sachmittel/Stellen Sachmittel: 100.000,- Euro Verbrauchsmaterial 20.000,- Euro für Geräte-Neuanschaffungen Stellen: 1x 12 Monate BAT Vb 2x 12 Monate BAT 2a/2 1x 12 Monate BAT 1b 2. Neu eingeworbene Drittmittel in 2009

• Cassella med GmbH 138 000,- EUR

Klinische und Molekularbiologische Studie zum therapeutischen Einsatz von CINEOL bei

Polyposis nasi

• Junior-Antrag des UK-SH (Dr. Robert Böscke) 36 000,- EUR

Stammzellcharakteristika und die Rolle des Wnt/FZD-Signalweges für die Entzündung und Progression der Polyposis nasi

Publikationen aus dem laufenden KEF-Projekt mit IF 1. Originalarbeiten

a) erschienen /bzw. im Druck

Wulff, S., Pries, R., Börngen, K., Trenkle, T., and B. Wollenberg (2009) Decreased Levels

of circulating regulatory NK Cells in Patients with Head and Neck Cancer throughout all

Tumor Stages. Anticancer Research 27: 4111-4115. IF: 1,60

Blietz, C.E., Thode, B., Hauses, M., Pries, R., Meyer, A.J., Doehn, C., Jocham, D. and I. Kausch (2009) In vivo studies on the availability and toxicity of antisense-oligonucleotides in

bladder cancer. IN VIVO, 23(1): 13-19. IP: 1,27

Bekeredjian-Ding, I., Schaefer, M., Hartmann, E., Pries, R., Parcina, M., Schneider, P., Giese, T., Endres, S., Wollenberg, B., and G. Hartmann (2009) Tumor-derived

Prostaglandin E2 and TGF beta synergize to inhibit PDC-derived IFN-alpha. Accepted for

publication. Immunology. IF: 3,51

81

Thiel, A., Pries, R., Jeske, S., Trenkle, T., and B. Wollenberg (2009) Effect of head and

neck cancer supernatant and CpG-oligonucleotides on migration and IFN-alpha production of

plasmacytoid dendritic cells. Anticancer Res. 29(8): 3019-3025. IF: 1,60

Kesselring, R., Pries, R., and B. Wollenberg (2009) Role of Th17 cells in human cancers.

Cancer. Accepted for publication. IF: 5,20

b) eingereicht ANNETTE THIEL§, REBECCA KESSELRING§, RALPH PRIES§, VERONICA BERNARD*, ALEXANDER PUZIK#, THOMAS TRENKLE×, NADINE WITTKOPF§, CARSTEN BROCKS§, MATTHIAS SCHOTT£, BARBARA WOLLENBERG§ (2009) Induction of a novel, functionally

distinct T-Cell-Receptor-alpha/beta positive Plasmacytoid Dendritic Cell subpopulation in

Head and Neck Squamous Cell Carcinoma. Submitted for publication.

Rebecca Kesselring1, Annette Thiel1, Ralph Pries1, Thomas Trenkle2, Barbara Wollenberg1 (2009) Human Th17 cells can be induced through head and neck cancer and

have a functional impact on its development. Submitted for publication.

Rebecca Kesselring1, Philipp Seidel1, Annette Thiel1, Ralph Pries1, Nadine Wittkopf1, and Barbara Wollenberg1 (2009) Head and Neck Cancer triggers an increased Expression

of Complement Defense Proteins CD46, CD55 and CD59. Submitted for publication.

Anne K. Schott*, Ralph Pries* and Barbara Wollenberg (2009) Permanent Up-Regulation

of regulatory T-lymphocytes in Patients with Head and Neck Cancer. Submitted for

publication.

SANDRA WULFF, RALPH PRIES AND BARBARA WOLLENBERG1 (2009) Cytokine release of

human NK cells solely triggered with Poly I:C. Submitted for publication.

2. Anderes / Dissertationen

• Abschlüsse der naturwissenschaftlichen Dissertationen von Frau Christine Riebe und Frau Sandra Wulff.

82