Das Labor von Ulrich Keilholz ist auf die tiefe molekulare Charakterisierung von Tumorentitäten spezialisiert. Durch die Charakterisierung gewinnen sie einen Einblick in die molekularen Grundlagen primärer und sekundärer Therapieresistenz bei zielgerichteten Therapien und geben das gewonnene Wissen an die klinischen Präzisionsonkologie Programme des Charité Comprehensive Cancer Center weiter. Das Team analysiert Tumorgewebe auf genomischer (next generation sequencing), transkriptomischer (bulk und Einzelzell RNA Sequenzierung) und Protein Ebene, um Signalwege sowie räumliche und zeitliche Veränderungen zu kartieren. Dadurch beleuchten sie die klonale Evolution von Tumoren und generieren Profile von molekularen Anpassungen an zielgerichtete Therapien. Darüber hinaus untersucht die Gruppe, mit dem Ziel neue therapeutische Strategien aufzudecken, Therapieantworten in Patienten-abgeleiteten PDO Modellen. Zu den neuen therapeutischen Strategien zählen auch Kombinationstherapien, die die adaptive Therapieresistenz überwinden könnten. Im Weiteren evaluieren Ulrich Keilholz und sein Team fortschrittliche Werkzeuge für die Überwachung von Krankheiten, z.B. Liquid Biopsies. In diesen flüssigen Gewebeproben sind zirkulierende Tumorzellen oder zellfreie DNA enthalten, die als Quelle für die Identifizierung neuer Biomarker für Therapieantworten fungieren können.
Gemeinsam mit dem Labor von Fredrick Klauschen rekrutiert das Team von Ulrich Keilholz Patienten für das MSTARS Konsortium, organisiert die klinische Dokumentation und übernimmt die prä-analytische Prozessierung der Proben. Weiterhin werden zwei Datenbanken etabliert, wobei in der einen codierte und pseudonymisierte Informationen zu den Patientenkhorten gesichert wird, während in der anderen Probeninformationen gespeichert werden. Das prospektive Probenmaterial sowie die retrospektiven und FFPE Proben werden routinemäßig nach den Protokollen der molekularen Diagnostik im Institut für Pathologie prozessiert. Für eingefrorene Gewebeproben wird die Gewebezusammensetzung durch Gefrierschnitt-Screening, anschließende Einbettung und quantitative Machine Learning-basierte Bildanalyse bestimmt. Die Etablierung eines systematischen und standardisierten Arbeitsablaufs, um den Tumor-, inflammatorischen und Stroma-Zellgehalt zu messen, was eine robuste und vergleichbare Probenqualität sicherstellt, ist ein wichtiges Ziel der Arbeit und wird neben HNSCC auf andere Krebsentitäten ausgeweitet werden.

Der Hauptfokus des Ingeborg Tinhofer-Keilholz Labors liegt auf der molekularen Charakterisierung von Tumoren, im Besonderen Kopf und Hals Tumoren, und der Analyse von Resistenzmechanismen, mit dem Ziel die molekularen Grundlagen von Therapieresistenzen besser zu verstehen und neue Zielstrukturen für molekulare Therapien zu identifizieren. Die Gruppe nutzt präklinische Zellkultur Modelle für Medikamentenbehandlungen oder Strahlentherapie und validiert ihre Ergebnisse in Patientenproben im Kontext von klinischen Studien. Darüber hinaus hat das Team langjährige Erfahrung in der Generierung von Patienten-abgeleiteten präklinischen 3D Modellen und ihrer Charakterisierung mithilfe der next-generation Sequenzierung. Außerdem nutzen sie Liquid Biopsies als neue diagnostische Werkzeuge zur Nachverfolgung von therapeutischen Antworten und als frühes Diagnose-Werkzeug für ein Tumorwachstum.
Als Teil des MSTARS Konsortiums generiert und expandiert das Labor von Ingeborg Tinhofer-Keilholz Organoidkulturen von HNSCC Patienten. Neben Patienten-abgeleiteten PDX Modellen, um sekundäre Organoidkulturen zu erstellen, generieren sie auch direkt von Patientenmaterial abgeleitete PDO Kulturen. Die Kulturen werden unter homöostatischen Bedingungen und nach Behandlung mit molekularen Substanzen charakterisiert und unter den Arbeitspaketen für multi-omics Analysen verteilt. Über die Projektlaufeit gesehen, werden die Organoidkulturen auch für weitere Krebsentitäten generiert und expandiert.