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Forschung / Research

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Tumorresistenz visualisieren, verstehen und vorhersagen

Der Erfolg einer Chemotherapie wird häufig durch Tumorresistenz eingeschränkt. Resistenz ist eine Folge der Anpassung von Tumorzellen an die toxische Umgebung, die ihr Überleben ermöglicht. Da mehrere Mechanismen gleichzeitig an der Resistenz beteiligt sind, benötigt man für die Resistenzüberwindung nicht nur  Erkenntnisse zu den intrazellulären Targets der Chemotherapeutika und dem dazugehörigen Signalling, sondern auch das Verständnis der Zusammenhänge zwischen einzelnen Resistenzmechanismen und der Interaktionen zwischen beteiligten Faktoren. Die Systempharmakologie ist ein umfassender Ansatz, welcher die Reaktion der ganzen Zelle auf die Behandlung betrachtet, und sich aus diesem Grund gut für die Untersuchung des komplexen Phänomens der Resistenz eignet.

Unsere interdisziplinäre Arbeitsgruppe erforscht die Sensitivität und Resistenz von Tumorzellen gegenüber Chemotherapeutika. Mit Hilfe einer Kombination aus chemischer Biologie, pharmakologischen Methoden und bildgebenden Verfahren wollen wir besser verstehen, wie Tumorzellen Resistenz entwickeln und welche Substanzen zur Früherkennung von Resistenz und zur entsprechenden Anpassung der Therapie geeignet sind. Die Identifizierung von Resistenzbiomarkern kann somit einen wichtigen Beitrag zu einer personalisierten chemotherapeutischen Behandlung von Krebspatienten leisten.

Unsere Arbeiten beschäftigen sich vor allem mit den Zusammenhängen zwischen unterschiedlichen Phasen des Wirkungsmechanismus: dem intrazellulären Transport der Chemotherapeutika, ihrer Interaktion mit zellulären Komponenten und der Aktivierung der intrazellulären Signalwege im Kontext der Resistenz. Fluoreszenzbasierte Methoden finden bei uns breite Anwendung zur Untersuchung des zellulären Transports und der Interaktionen innerhalb der Zelle. Auch eine Einbindung der beteiligten Proteine in ein Netzwerk ist von großem Interesse, da Netzwerkanalysen bei der Entwicklung der prädiktiven Modelle für Sensitivität von Tumorzellen sehr hilfreich sein können.


Projekte

Vorhersage der Chemosensitivität von Tumorzellen mit pharmakokinetischen Modellen der subzellulären Verteilung von Chemotherapeutika
Anna Krüger, M.Sc.

Identifizierung prädiktiver Biomarker mit Hilfe von zweidimensionaler Gelelektrophorese
Sophie Möltgen

 

 


Visualizing, understanding and predicting drug resistance


After humans develop a drug against a disease, the disease often develops resistance against the drug. Drug resistance is a common phenomenon resulting from an adaptation of a diseased cell, which promotes its survival in toxic environment. Due to its multifactorial nature, dealing with resistance requires not only knowledge on drug targets and associated signaling, but also an understanding of the relationships between different resistance mechanisms and interactions between single players involved, a comprehensive approach known as ‘systems pharmacology’.

Our group uses an interdisciplinary approach to study tumor cell sensitivity and resistance to (chemotherapeutic) drugs. We combine methods of chemical biology, biochemistry, pharmacological modulation, genetic modification and imaging techniques to understand how tumors develop resistance and which tools could be employed to recognize the problem at an early stage and adjust the treatment accordingly. The aim of our research is to contribute to the identification of resistance biomarkers, which would enable personalization of cancer treatment.

In particular, we are interested in relationships between different levels of drug action: transport of anticancer drugs, their interaction with the target(s) and other macromolecules inside the cell and associated cellular signaling in context of drug resistance. For the investigation of drug transport and intracellular interactions we extensively use fluorescence-based technologies. Also the connections between the relevant proteins involved in cell reaction to a drug at various stages draws our attention, as analyzing networks of interactions can help to develop models predicting tumor cell sensitivity to a drug.


Projects

Single-cell pharmacokinetic modeling of drug distribution to predict cancer cell sensitivity
Anna Krüger, M.Sc.

Using two-dimensional gel electrophoresis to identify biomarkers of drug response
Sophie Möltgen

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