13. Thema: Untersuchung von zellulären Signalwegen als Ursache in der Entstehung von Krebs, sowie deren Inhibition als Therapieansatz

Betreuer*innen:
Shivani Ashar, Katrin Dahm, Hans-Peter Wollscheid
Cell Biology Unit, AG Rajalingam

Vorstellung der Forschungsgruppe:
In der Arbeitsgruppe von Prof. Krishnaraj Rajalingam untersuchen wir, wie MAP-Kinasen funktionieren, wie ihre Signalwege aussehen und wie sie in gesunden und entarteten Zellen reguliert werden. Dazu verwenden wir ein großes Spektrum an Modellsystemen, angefangen von in vitro Systemen, 2D- und 3D-Zellkulturmodellen, Organoiden, Tiermodellen bis hin zu Patientenproben direkt aus der Klinik. Da wir bereits viel über die Wirkungsmechanismen von MAP-Kinasen wissen, konnten wir in Zusammenarbeit mit der Industrie Inhibitoren gegen eine spezifische MAP-Kinase, nämlich ERK3, entwickeln. ERK3 liegt in einigen Krebsarten (z.B. Lungenkrebs) hochreguliert vor und dessen Inhibition führt zu geringerem Krebswachstum und zu stark reduzierten Metastasen. Unsere Gruppe hat kürzlich entdeckt, dass diese Effekte u.a. durch einen direkten Einfluss von ERK3 auf das Zytoskelett, welches entscheidende Funktionen im Zusammenhang mit metastasierendem Krebs ausübt, zurückzuführen sind.

Einordnung des Projekts und nähere Beschreibung:
In gesunden Zellen werden Umwelteinflüsse, wie z.B. Nährstoffe, Hormone, Wachstumsfaktoren, etc. durch spezifische Oberflächenrezeptoren wahrgenommen und über komplexe Signalwege in der Zelle verarbeitet. Mittels dieser Signalwege entscheidet sich unter anderem, ob sich Zellen durch Zellteilung vermehren oder fortbewegen. Zentrale Bausteine dieser Signalwege bildet eine Enzymklasse namens „Kinasen“, welche Phosphatgruppen von ATP auf jeweils bestimmte Zielmoleküle übertragen.
Unkontrolliertes Zellwachstum und Zellmigration sind wesentliche Merkmale von Krebszellen. Mitogen-aktivierte Proteinkinasen (MAPK) nehmen Schlüsselfunktionen in diesen Prozessen ein und liegen in über 40% der Fälle bei der Entstehung von Krebs überaktiviert vor. Aus diesem Grund eignen sie sich besonders gut als Ziel für Krebstherapien und werden auch bereits als solche eingesetzt. 

Ziel des Projektes:
Zusammen mit euch wollen wir den Effekt des kürzlich entwickelten ERK3-Inhibitors auf das Wachstum und die Mobilität unterschiedlicher Krebszellen näher untersuchen und dessen Wirkweise im Detail erforschen. Dazu verwenden wir unter anderem Western Blots als Methode zur Untersuchung von Signalwegen, ELISA Assays zum Nachweis bestimmter Botenstoffe, Fluoreszenzmikroskopie zur Nachverfolgung von Zellmigration sowie zum Nachweis von Veränderungen im Zytoskelett, und vieles mehr.