Forschungsbereiche

Schwerpunkte

Das CCC München^TUM unterstützt und fördert alle Aspekte der Erforschung von Krebserkrankungen. Die enge Anbindung des Zentrums an Forschungseinrichtungen des Klinikums stellt sicher, dass das neueste Wissen nach sorgfältiger Prüfung rasch in die individuellen Therapiekonzepte einfließt.

Die Patienten werden so immer nach dem aktuellen Stand der modernen Medizin behandelt. Die Fakultät für Medizin und das Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München (TUM) verfügen dabei über zahlreiche Forschungseinrichtungen und Arbeitsgruppen, die sämtliche Aspekte der onkologischen Forschung abdecken.

Molekulare Therapie

Die Erfolge in der Erforschung der grundlegenden biologischen Mechanismen der Tumorgenese, die Verbesserung in der Früherkennung und Prävention von Tumorerkrankungen und die Entwicklung neuartiger Therapieformen und Substanzen haben zu einer deutlichen Verbesserung der Prognose von Tumorpatienten geführt. Dennoch ist die Prognose der meisten Patienten mit fortgeschrittenen Tumoren weiterhin schlecht. Es besteht daher großer Bedarf an der Entwicklung neuartiger Therapieverfahren und neuen Substanzen in der Therapie von Krebserkrankungen. Hier haben in den letzten Jahren deutliche Verbesserungen stattgefunden. Bislang galten konventionelle Chemotherapeutika als Rückgrat der systemischen Therapie von Tumoren, und mit diesen Substanzen, sowohl als Einzelsubstanz wie auch in der Kombination, konnten bereits gewisse Erfolge hinsichtlich des Überlebens erzielt werden. Neuartige Substanzen, die speziell tumorspezifische Strukturen auf der Zelloberfläche oder in den Tumorzellen selbst hemmen, sind nun als sogenannte „targeted therapies“ (zielgerichtete Substanzen) im klinischen Einsatz. Bis zur klinischen Reife waren dazu langjährige Versuche im Labor notwendig. Nun können diese Substanzen mit den bekannten Chemotherapeutika kombiniert oder bei gewissen Tumoren als Einzelsubstanzen eingesetzt werden und erreichen damit bislang nicht zu erzielende Ansprechraten bzw. Tumorstabilisierungen.

Molekulare Diagnostik

Die Früherkennung von Tumorerkrankungen hat das Ziel die Tumoren in einem frühen und damit heilbaren Stadium zu erkennen. Bislang waren die Möglichkeiten zur Früherkennung jedoch sehr begrenzt. Dabei spielen blutbasierte Früherkennungstests eine große Rolle. Die auch als Tumormarker bekannten Kandidaten, wie z.B. das PSA, haben entsprechend auch zu einer Verbesserung der Detektion dieser Tumoren geführt. Für die meisten Tumorerkrankungen gibt es jedoch bislang keine sensitiven und spezifischen Marker. Es ist daher Aufgabe der Forschung in der Molekularen Diagnostik tumorspezifische Marker zu finden, die auch noch den einzelnen Tumor spezifisch detektieren. Bei der Suche nach diesen Markern bedient man sich der Erkenntnisse der Molekularbiologie und Genetik, dass die tumorspezifischen Veränderungen des Genoms und Proteoms möglicherweise auch als Marker für die klinische Detektion von Tumorerkrankungen herangezogen werden können. In der molekularen Diagnostik werden daher die neu identifizierten Marker für die Entwicklung von entsprechenden Testverfahren herangezogen und dann in großen Patientenpopulationen untersucht.

Proteomics

Während das Genom praktisch in jeder Zelle das gleiche ist, unterscheidet sich die Proteinzusammensetzung verschiedener Gewebe- und Zelltypen qualitativ und quantitativ außerordentlich. Die Vielfalt des menschlichen Körpers mit seinen ca. 252 verschiedenen Zelltypen und seinen noch vielfältigeren zellulären Funktionszuständen ist das Ergebnis der Plastizität und Aktivität des menschlichen Proteoms („PROTEin komplementär zum GenOM“). Das menschliche Proteom beherbergt einen unvorstellbaren Informationsgehalt, von dem bislang nur ein Bruchteil für diagnostische und therapeutische Zwecke genutzt wird. Krebs mag zwar eine genetisch determinierte Erkrankung sein, aber auf funktioneller Ebene ist es eine Erkrankung des Proteoms: Tumorprogression, -invasion und -metastasierung hängen von der funktionellen Aktivität oder Inaktivität von Proteinen ab, wie z.B. Wachstumsfaktoren und Proteasen. Neue Methoden helfen dabei die Proteinexpression zu katalogisieren und die differenzielle Expression zu untersuchen. Der zuletzt genannte Schritt eignet sich insbesondere, um neue Krankheitsmarker und Therapieziele zu finden.

Metastasierung

Maligne Tumoren neigen frühzeitig zur Streuung der Tumorzellen über das Lymphgefäßsystem und das Blutgefäßsystem. Während der eigentliche Tumor lokal weiterwachsen kann und in benachbarte Strukturen einbricht, ist die Metastasierung häufig das lebensbedrohliche Ereignis, das meist einen unheilbaren Verlauf der Erkrankung anzeigt. Die molekularen und biologischen Mechanismen der Metastasierung sind daher von besonderem Interesse, da die Blockierung der Metastasierungsneigung eine wesentliche Verbesserung des Verlaufs der Erkankung bedeuten würde. Es wird daher allgemein angenommen, dass der Prozess der Metastasierung die Invasion und Proteolyse der extrazellulären Matrix sowie die Infiltration der Gefäße umfasst. Abgesehen von der Adhäsion tragen auch die Induktion und Regulation der Gefäßneubildung sowie die Induktion der Zellteilung, die Aktivierung proteolytischer Enzyme und die Hemmung des programmierten Zelltodes zur Metastasierung bei. Die Intervention auf der Ebene dieser verschiedenen biologischen Mechanismen ist ein Ziel der Entwicklung neuer Krebsmedikamente.

Molekulare Bildgebung

Bildgebende Verfahren haben sich in den vergangenen Jahrzehnten dramatisch weiterentwickelt. Die moderne Kernspin- und Computertomographie erlaubt eine präzise Darstellung anatomischer Strukturen mit einer Auflösung im Submillimeterbereich. Die Positronen-Emissionstomographie (PET) ermöglicht eine funktionelle Charakterisierung von Tumorgewebe auf molekularer Ebene, basierend auf spezifischen Spürsubstanzen. Die PET mit dem radioaktiv markierten Traubenzucker FDG stellt die derzeit empfindlichste Methode zum Nachweis von vitalem Tumorgewebe im lebenden Organismus dar. Zu den biologischen Prozessen, die derzeit genauer untersucht werden, zählen neben dem Energiestoffwechsel die in Tumoren häufig gesteigerte Neubildung von Blutgefäßen, die erhöhte Zellteilungsrate, das Metastasierungspotenzial, der natürliche Zelltod (Apoptose) und die Tumorhypoxie. Die Kombination anatomischer und molekularer bildgebender Verfahren (Hybridtechnik) soll nicht nur eine frühzeitige Erkennung von Tumoren, sondern auch eine individuell an die Tumorbiologie angepasste Therapie ermöglichen und so den Krankheitsverlauf entscheidend verbessern.

Medizintechnik

Der Schwerpunkt der medizintechnischen Forschung und Entwicklung bei onkologischen Erkrankungen liegt auf der Traumaminimierung und der Individualisierung der therapeutischen Ansätze („so radikal als nötig, so schonend wie möglich“). Ein Beispiel ist die lokale Tumordestruktion mittels Radiofrequenzenergie. Besonders schonende lokale Tumorexzisionen unter Einsatz von laparoskopischen und flexibel-endoskopischen Techniken werden konzipiert und äußerst erfolgreich in die klinische Versorgung eingeführt.

Zur Therapieplanung und -überwachung werden neue Verfahren zur Verschmelzung multimodaler visueller Informationen entwickelt, die zusammen mit innovativen Navigationsverfahren limitierte Eingriffe mit höchster Zuverlässigkeit erlauben. Ein weiteres Ziel ist künftig die Vermeidung der heute noch zwangsläufig überzogenen chirurgischen Radikalität durch ein präzises prä- und intraoperatives Staging des Lymphknotenbefalls (Sentinel-LN-Konzept) sowie durch intraoperatives molekulares Imaging.

Genetik und Epigenetik

Eine Akkumulation von genetischen und/oder epigenetischen Veränderungen ist ein charakteristisches Merkmal von Tumorzellen. Genetische Veränderungen umfassen Punktmutationen in der DNA, kleinere Deletionen oder Insertionen sowie den Verlust oder Zugewinn größerer chromosomaler Regionen oder ganzer Chromosomen. Unter epigenetischen Veränderungen versteht man chemische Modifikationen der DNA oder mit der DNA assoziierte Proteine durch den Transfer von Methyl- oder Acetylgruppen, die die Expression von Genen beeinflussen können. Die Identifizierung und Charakterisierung der genetischen und epigenetischen Alterationen spezifischer Tumoren sind eine unabdingbare Voraussetzung, unser Verständnis für die Tumorentstehung und Tumorprogression zu erweitern. Sie stellen die Grundlage für die Entwicklung neuer, molekularer Therapiestrategien dar und sind essenziell für die Anwendung einer individualisierten Tumortherapie in der Onkologie.

Strahlentherapie

Die moderne Strahlentherapie als alleinige Behandlungsform oder in Kombination mit Chirurgie und Medikamententherapie trägt in hohem Maße zur Heilung von Krebspatienten bei. In der Palliation und Schmerzbehandlung von Tumorkranken ist sie ebenfalls von großer Bedeutung. Betrachtet man die radioonkologische Forschung, so fokussiert diese darauf, die Wirksamkeit bei der Tötung von Krebszellen, speziell Tumor-Stammzellen, weiter zu steigern und die Verträglichkeit der Behandlung weiter zu verbessern, um letztlich dem individuellen Patienten dauerhaft eine gute Lebensqualität zu sichern. In den Forschungsansätzen spielen biologische, physikalische und medizintechnische Fragestellungen sowie Informatik-Kompetenzen eine wesentliche Rolle, wie auch die Durchführung klinischer Studien. Dementsprechend strukturiert sich die Forschung in der Radioonkologie weitgehend interdisziplinär. Ein Grundgedanke hierbei ist, dass die Qualität der präklinischen Forschung bestimmt, in welchem Umfang innovative klinische Studien bei der Krebsbekämpfung Fortschritte generieren.

Signalwege

Die Entstehung von Tumoren unterliegt verschiedenen biologischen Mechanismen. Von zentraler Bedeutung sind Veränderungen in Signalwegen, die das Signal von der Zelloberfläche zum Kern übermitteln. Diese Signalwege helfen den Zellen zum Beispiel auf äußere Reize zu reagieren, die Aktivierung der Signalwege zu speichern und das Signal an das Zellinnere weiterzuleiten. In vielen Krebszellen sind diese Signalwege fundamental gestört und häufig überaktiv. Diese Störungen können durch die aktivierenden Liganden verursacht sein, oder durch Überaktivierung von Rezeptoren an der Zelloberfläche. Dabei können diese überaktivierten Signalwege zu weiteren Vorgängen wie das Wachstum von Tumoren oder zur Bildung von Tochtergeschwülsten beitragen. Eine Erforschung dieser Signalwege trägt zum besseren Verständnis von Tumoren bei und führt zur Entwicklung neuer Therapieformen, die zum Teil schon am Patienten angewendet werden.

Stammzellen

Das vorherrschende Tumorkonzept, und hierauf basieren viele derzeitige Therapiestrategien, geht davon aus, dass alle Tumorzellen sich in ihren Eigenschaften und ihrem Ansprechen auf eine Therapie sehr ähnlich sind. In den letzten Jahren konnte allerdings für eine Reihe von Tumoren gezeigt werden, dass diese aus sog. Tumorstammzellen gebildet werden. Diese, in den meisten Tumoren nur in sehr geringer Zahl vorhandenen Tumorstammzellen, haben die Fähigkeit zur unlimitierten Teilung und Selbsterneuerung. Eigenschaften, die sonst nur die normalen Stammzellen des menschlichen Organismus besitzen. Da diese Zellen essenziell für die Ausbildung und das Wachstum von Tumoren sein können, gleichzeitig aber sehr widerstandsfähig gegenüber den derzeitigen Chemo- und Strahlentherapien sind, kann der Nachweis dieser Zellen sowie neue zielgerichtete Therapieformen die Behandlung von Krebserkrankungen grundlegend verändern.

Nanotechnologie

Die Nanotechnologie ist ein junges und neuartiges Forschungsgebiet, in dem für die Onkologie innovative Forschungsansätze verfolgt werden. Unter Nanotechnologie wird dabei die Wissenschaft in verschiedenen Grenzbereichen der Physik, Oberflächenchemie, der Chemie und Materialwissenschaften verstanden, denen allen die Forschung im Nano-Bereich, vom Einzelatom bis zu 100 Nanometern, gemein ist. Dabei spielt in der Medizin insbesondere der Bereich, der sich mit Lebensmitteltechnologie, Diagnostik und Therapie beschäftigt, eine besondere Rolle. Für die Krebsmedizin ist dabei insbesondere die Entwicklung neuartiger diagnostischer Verfahren auf der Basis dieser Technologie von Bedeutung. Hierbei werden insbesondere neuartige Kontrastmittel für die Bildgebung entwickelt. Ebenso wird versucht Therapeutika über die Modifikation von Oberflächenstrukturen und ihrer Größe in der Tumorselektivität spezifischer zu gestalten. Dabei werden spezifische Medikamente mit Nanopartikel gekoppelt, um als Wirkstofftransporter selektiver Tumorzellen zu zerstören.