Hirnmetastasen bei schwarzem Hautkrebs: e:Med-Juniorverbund forscht an neuen Behandlungsstrategien

Systemmedizinischer Ansatz kombiniert computerbasierte Analysen und Laborexperimente / Fächerübergreifende Forschung von Dermatoonkologie, Immunologie, Neuroonkologie und Bioinformatik

Der schwarze Hautkrebs – das so genannte maligne Melanom – bildet besonders häufig und in frühen Krankheitsstadien Metastasen aus. Tochtergeschwülste des Ursprungstumors können sich im Gehirn oder in verschiedenen anderen Organen des Körpers ansiedeln. Dabei sind die häufig auftretenden Hirnmetastasen deutlich schwerer therapierbar als Tochtergeschwülste in anderen Körperregionen. Warum das so ist und wie sich Absiedlungen im Gehirn künftig besser behandeln lassen könnten, erforschen Nachwuchswissenschaftler der Medizinischen Fakultät und des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden im Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) sowie am Universitätsklinikum Heidelberg und am Deutschen Krebsforschungszentrum im gemeinsamen e:Med-Juniorverbund MelBrainSys. Die Forscher können hierbei auf einen besonderen Datensatz aus vergleichenden Proben verschiedener Metastasen der jeweils gleichen Patienten zurückgreifen. Der Juniorverbund wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über fünf Jahre mit 3,5 Millionen Euro gefördert.

Etwa eine Million Zellen können sich wissenschaftlichen Schätzungen zufolge täglich von einem Tumor von der Größe eines Kubikzentimeters ablösen – über Blut- und Lymphgefäße verbreiten sie sich im Körper. Nur ein verschwindend geringer Prozentsatz der Zellen wächst anschließend allerdings zu einer Tochtergeschwulst heran. Je nach Tumorart treten Metastasen bevorzugt in bestimmten Organen auf. Schwarzer Hautkrebs siedelt besonders häufig in das Gehirn ab – bei rund 45 Prozent der Patienten bilden sich im Verlauf der Erkrankung eine oder mehrere Hirnmetastasen heraus. Diese lassen sich deutlich schlechter behandeln als Absiedlungen des gleichen Primärtumors an anderen Stellen des Körpers. Welche besonderen molekularen Mechanismen hierbei eine Rolle spielen und wie sich diese für wirksamere Behandlungsansätze nutzen lassen, erforschen junge Wissenschaftler aus Dresden und Heidelberg im standortübergreifenden e:Med-Juniorverbund MelBrainSys. Sie setzen hierbei auf einen innovativen systemmedizinischen Ansatz, der Daten aus den Bereichen Dermatoonkologie, Immunologie, Neuroonkologie und Bioinformatik in einem Wechselspiel von Laborexperimenten und computerbasierten Analysen verknüpft. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über fünf Jahre mit 3,5 Millionen Euro im Rahmen des Forschungs- und Förderkonzeptes „eMed – Maßnahmen zur Etablierung der Systemmedizin“ gefördert.

Um dem Geheimnis der Hirnmetastasen auf die Spur zu kommen, nutzen die Wissenschaftler des Juniorverbunds einen seltenen Datensatz, der in einem früheren NCT-geförderten Projekt gewonnen werden konnte: Dieser umfasst Gewebeproben von Hirnmetastasen und Metastasen aus anderen Organen, die jeweils vom gleichen Patienten stammen. Aktuell arbeiten die Wissenschaftler mit Proben von 15 Patienten, perspektivisch könnte die Analyse auf größere Datensätze ausgeweitet werden. Die Proben ermöglichen es, generelle Unterschiede zwischen Metastasen in verschiedenen Körperregionen zu erforschen, aber auch sehr spezifische Differenzen bei einzelnen Patienten herauszuarbeiten.

„Wir untersuchen beispielsweise, welche Gene in Hirnmetastasen im Vergleich zu Organmetastasen besonders aktiv oder inaktiv sind. Signifikante Auffälligkeiten werden im Labor in Zellkulturen und lebendigen Organismen unter anderem mithilfe von Echtzeit-Mikroskopie weiter erforscht“, erklärt Dr. Dana Westphal, Co-Koordinatorin des Juniorverbunds und Wissenschaftlerin an der Klinik für Dermatologie des Universitätsklinikums Dresden. Zudem nehmen die Wissenschaftler die Rolle des Immunsystems im Wechselspiel mit den gefährlichen Absiedlungen im Gehirn in den Blick. Auf dieser Grundlage wollen sie mögliche Ansätze für hirnspezifische Therapiestrategien entwickeln und im Labor überprüfen. Ein ausgefeiltes Rechenmodell soll alle Daten bündeln und die mögliche Wirkung zielgerichteter Therapien vorhersagen.

Leitende Wissenschaftler:

Dr. Dana Westphal
Klinik und Poliklinik für Dermatologie
Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden
E-Mail: dana.westphal(at)uniklinikum-dresden.de

Dr. Rebekka Wehner
Institut für Immunologie
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden
E-Mail: rebekka.Wehner2(at)mailbox.tu-dresden.de

Dr. Matthia Andrea Karreman
Abteilung Neuroonkologie
Neurologische Klinik
Universitätsklinikum Heidelberg
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
E-Mail: m.karreman@dkfz-heidelberg.de

Dr. Michael Seifert
Institut für Medizinische Bioinformatik und Biometrie,
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden
E-Mail: michael.seifert@tu-dresden.de

NCT/UCC Dresden
Dresden ist seit 2015 neben Heidelberg der zweite Standort des Nationalen Centrums für Tumor-erkrankungen (NCT). Das Dresdner Zentrum ist eine gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebs-forschungszentrums (DKFZ), des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR).
Das NCT hat es sich zur Aufgabe gemacht, Forschung und Krankenversorgung so eng wie möglich zu verknüpfen. Damit können Krebspatienten in Dresden und Heidelberg auf dem jeweils neuesten Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse behandelt werden. Gleichzeitig erhalten die Wissenschaftler durch die Nähe von Labor und Klinik wichtige Impulse für ihre praxisnahe Forschung. Gemeinsamer Anspruch beider Standorte ist es, das NCT zu einem internationalen Spitzenzentrum der patientennahen Krebsforschung zu entwickeln. Das Dresdner Zentrum baut auf den Strukturen des Universitäts KrebsCentrums Dresden (UCC) auf, das 2003 als eines der ersten Comprehensive Cancer Center (CCC) in Deutschland gegründet wurde. Seit 2007 wurde das UCC von der Deutschen Krebshilfe e.V. (DKH) kontinuierlich als „Onkologisches Spitzenzentrum“ ausgezeichnet.

Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik übertragen werden. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums ist ein wichtiger Beitrag, um die Chancen von Krebspatienten zu verbessern. Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.

Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden
Das Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden bietet medizinische Betreuung auf höchstem Versorgungsniveau. Als Krankenhaus der Maximalversorgung deckt es das gesamte Spektrum der modernen Medizin ab. Das Universitätsklinikum vereint 20 Kliniken und Polikliniken, vier Institute und zehn interdisziplinäre Zentren, die eng mit den klinischen und theoretischen Instituten der Medizinischen Fakultät zusammenarbeiten.
Mit 1.295 Betten und 160 Plätzen für die tagesklinische Behandlung von Patienten ist das Dresdner Uniklinikum das größte Krankenhaus der Stadt und zugleich das einzige Krankenhaus der Maximalversorgung in Ostsachsen. Rund 860 Ärzte decken das gesamte Spektrum der modernen Medizin ab. 1.860 Schwestern und Pfleger kümmern sich um das Wohl der Patienten. Wichtige Behandlungsschwerpunkte des Uniklinikums sind die Versorgung von Patienten, die an Krebs, an Stoffwechsel- und an neurodegenerativen Erkrankungen.
Deutschlands größter Krankenhausvergleich des Nachrichtenmagazins „Focus“ bescheinigt dem Universitätsklinikum Carl Gustav Dresden eine hervorragende Behandlungsqualität. Die Dresdner Hochschulmedizin belegt deshalb Platz zwei im deutschlandweiten Ranking.

Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden
Die Hochschulmedizin Dresden, bestehend aus der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus und dem gleichnamigen Universitätsklinikum, hat sich in der Forschung auf die Bereiche Onkologie, metabolische sowie neurologische und psychiatrische Erkrankungen spezialisiert. Bei diesen Schwerpunkten sind übergreifend die Themenkomplexe Degeneration und Regeneration, Imaging und Technologieentwicklung, Immunologie und Inflammation sowie Prävention und Versorgungsforschung von besonderem Interesse. Internationaler Austausch ist Voraussetzung für Spitzenforschung – die Hochschulmedizin Dresden lebt diesen Gedanken mit Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern aus 73 Nationen sowie zahlreichen Kooperationen mit Forschern und Teams in aller Welt.
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
•    Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
•    Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
•    Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen betreibt das HZDR große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen.
Das HZDR ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat fünf Standorte (Dresden, Freiberg, Grenoble, Leipzig, Schenefeld bei Hamburg) und beschäftigt knapp 1.200 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 170 Doktoranden.

Universitätsklinikum Heidelberg (UKHD)
Das Universitätsklinikum Heidelberg ist eines der bedeutendsten medizinischen Zentren in Deutschland; die Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg zählt zu den international renommierten biomedizinischen Forschungseinrichtungen in Europa. Gemeinsames Ziel ist die Entwicklung innovativer Diagnostik und Therapien sowie ihre rasche Umsetzung für den Patienten. Klinikum und Fakultät beschäftigen rund 13.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und engagieren sich in Ausbildung und Qualifizierung. In mehr als 50 klinischen Fachabteilungen mit fast 2.000 Betten werden jährlich rund 80.000 Patienten voll- und teilstationär und mehr als 1.000.000-mal
Patienten ambulant behandelt. Gemeinsam mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum und der Deutschen Krebshilfe hat das Universitätsklinikum Heidelberg das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg etabliert, das führende onkologische Spitzenzentrum in Deutschland. Das Heidelberger Curriculum Medicinale (HeiCuMed) steht an der Spitze der medizinischen Ausbildungsgänge in Deutschland. Derzeit studieren ca. 3.700 angehende Ärztinnen und Ärzte in Heidelberg.