Proteomik

Genomische Veränderungen als Grundlage für Krebserkrankungen wurden in der Vergangenheit vertieft untersucht und ihre Analyse ist in die klinische Routine integriert. Genetische Alterationen führen zu Veränderungen in essentiellen zellulären Prozessen, wie dem zellulären Überleben oder Stoffwechsel, die anhand der Analyse des Proteoms und Phosphoproteoms abgebildet werden können. Daran angelehnt gewinnt die Integration von genomischen, proteomischen und phosphoproteomischen Daten von Krebspatienten mehr und mehr Relevanz für eine detaillierte Diagnose und, aufgrund der besseren Adressierbarkeit von Proteinen als Zielstrukturen, die Identifikation von neuen therapeutischen Zielen. Aus diesem Grund fokussiert ein Teil des MSTARS Konsortiums seine Arbeit auf die tiefgehende massenspektrometrische Analyse von proteomischen Veränderungen und vereint seine Kräfte um standardisierte und fortschrittliche proteomische Analysemethoden für die Klinik nutzbar zu machen. Ein weiteres unmittelbares Ziel des Konsortiums ist die Identifikation von proteomischen Signaturen, die Therapieempfehlungen lenken können.

AG Mertins

Die Gruppe um Philipp Mertins hat langjährige Erfahrung im Bereich der Genom- und Proteomintegration zur tiefgehenden Charakterisierung von Krankheitsmechanismen. Mit ihren Ansätzen analysieren sie, welche Effekte genetische Alterationen auf regulatorische Netzwerke von Proteinen und Signalwege in Tumoren haben und kombinieren diese Informationen mit Ergebnissen aus Effizienztests mit Wirkstoffkandidaten. Das Team nutzt fortschrittliche Technologien, wie markierungsfreie und Tandem-Atommassenmarkierung (TMT)-basierte globale und zielgerichtete Proteinquantifizierung, post-translationale Modifizierungsanalysen, ultra-Hochdruck Flüssigchromatographie und hochauflösende orbitrap MS, mit dem Ziel den Durchsatz und die Abdeckung dieser Technologien weiter zu steigern.
Innerhalb des MSTARS Konsortiums charakterisiert AG Mertins das Proteom und Phosphoproteom von behandelten und unbehandelten Patienten-abgeleiteten HNSCC Modellen und klinischen Kohorten von retro- und prospektiven Patientenproben, um die Kategorisierung von HNSCC in Subtypen und die Stratifizierung von Patienten zu verbessern. Die gewonnenen Daten werden in Hinblick auf ihre Assoziation mit der Krankheitsentität, dem molekularen Subtyp, dem Überleben und dem Behandlungsansprechen analysiert und evaluiert. Weitere Ziele umfassen die Entwicklung von sensitiveren und verständlicheren MS Methoden für die Proteomanalyse aus Gewebeproben und von MS-basierten Assays für die Diagnostik krankheitsrelevanter Proteine.

AG Selbach

Die Expertise von Matthias Selbach und seinem Team liegt im Bereich der Analyse dynamischer Veränderungen von Proteomen. Sie versuchen zu verstehen, wie genomische Informationen interpretiert werden müssen, um einen spezifischen Phänotyp zu erhalten. Dafür analysieren sie Poteinsynthesen und –degradationen, Protein-Protein Interaktionen und posttranslationale Modifikationen. Technisch nutzt das Team eine Kombination aus quantitativer Affinitätsaufreinigung und MS Analyse (Q-AP-MS), wodurch eine effiziente Analyse von Proteinfunktionen in gesunden oder erkrankten Personen vorgenommen werden kann. Dadurch können Erkenntnisse über Protein-Protein Interaktionen während einer Signaltransduktion gewonnen werden und Veränderungen, z.B. aufgrund von pathogenen Mutationen, identifiziert werden.
Als Teil des MSTARS Konsortiums zielt AG Selbach darauf ab den q-AP-MS Workflow für klinische Proben zu optimieren. Dafür entwickeln sie eine skalierbare Technik, die den Durchfluss von q-AP-MS erhöht, um zentrale Knotenpunkte der EGFR, PI3K und mTOR Signalwege in behandelten und unbehandelten Patienten-abgeleiteten Modellen und Patientenproben zu analysieren. Ihre Analysen werden Informationen über Protein-Protein Interaktionen liefern, die entweder mit einem Therapieerfolg oder –versagen korrelieren.

AG Ralser

Die proteomische Analyse klinischer Proben erfordert robuste massenspektrometrische Methoden mit hohem Durchsatz und hoher Quantifizierungsgenauigkeit. Die Arbeit von AG Ralser ist auf die Verbesserung von massenspektrometrischen Methoden ausgerichtet und zielt darauf ab Hochdurchsatz metabolomische und proteomische Analysen zu entwickeln, zu integrieren und für klinische sowie epidemiologische Studien einsetzbar zu machen. Zusätzlich kombiniert die Gruppe von Markus Ralser die entwickelten Methoden mit funktioneller Genomik, um reguatorische Mechanismen des Zellmetabolismus und die Aufrechterhaltung seiner Dynamik besser zu verstehen.
Im Kontext von MSTARS nutzt AG Ralser die neueste Ultra-Hochdurchsatz MS Analyseplattform, die Scanning-SWATH als Akquisitionsmethode verwendet. Es werden unbehandelte und behandelte Patienten-abgeleitete Modelle sowie Blut- und Gewebeproben analysiert, um Vergleichsanalysen zwischen proximalen (Gewebe) und distalen (Blut) Proteinsignaturen vorzunehmen. Darüber hinaus werden die gemessenen Proteome mit epidemiologischen Daten abgeglichen, um ihre Vorhersagegüte für Behandlungsergebnisse zu evaluieren, und Peptidstandards, als Teil von prognostischen klinischen Assays, entwickelt. In einem letzten Schritt untersucht die Gruppe von Markus Ralser, ob das Ionom von Patienten zu ihrer Stratifizierung verwendet werden kann.

AG Blanchard

Oligosaccharide spielen eine wichtige Rolle bei der normalen Physiologie des Menschen. Dies wird dadurch verdeutlicht, dass sie die Funktion von Proteinen an- und ausschalten, oder feinregulieren können. Besonders während pathologischer Zustände kann die Glykosylierung von Proteinen verändert sein, wodurch diese zu einem interessanten Ziel der Systemmedizin wird. Die Gruppe von Véronique Blanchard ist auf die Charakterisierung von N- und O-Glykanen sowie Glykosaminoglykanen unter gesunden sowie erkrankten Bedingungen spezialisiert. Für die Charakterisierungen nutzen sie optimierte Arbeitsprozesse um das Glykom von Glykoproteinen der Zelloberfläche über massenspektrometrische Methoden zu analysieren. Die Zellen werden dabei entweder aus Gewebeschnitten oder Körperflüssigkeiten gewonnen. Das Team verfolgt das Ziel biologische Mechanismen menschlicher Gesundheit und neue Biomarker für Erkrankungszustände aufzudecken.
Im MSTARS Konsortium charakterisiert AG Blanchard das Blut-Glykom von Patienten und Patientinnen, die unter verschiedenen Krebserkrankungen, wie z.B. HNSCC, Ovarialkarzinomen oder AML, leiden. In einem zweiten Schritt wird die Glykom-Analyse auf unbehandelte und behandelte Patienten-abgeleitete Modelle angewendet, um Glykom-Signaturen, die mit dem Erfolg oder Versagen einer Behandlung korrelieren, zu identifizieren.