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AG Proteomics / Biomarker

Arbeitsgruppenleiter

PD Dr. rer. nat. Klaus M. Felix
Im Neuenheimer Feld 110
69120 Heidelberg
Gebäude 6110


06221 56-6110

Thema

  • Identifizierung von Biomarkern zur
  • Diagnose/Differentialdiagnose benigner und maligner Pankreaserkrankungen.

Schwerpunkte

  1. Früherkennung
  2. Monitoring

Etablierung und Validierung von Biomarkern für Pankreaserkrankungen

Ziel dieser Untersuchungen ist die Identifizierung spezifischer Serumproteinprofile, die Charakterisierung spezifischer Proteinmarker bzw. Biomarker-Muster von Patienten mit Pankreaserkrankungen, die eine genaue Zuordnung und Abgrenzung der häufigsten Krankheitsentitäten der chronischen Pankreatitis (CP), mit ihrer Sonderform der Autoimmun-pankreatitis (AIP), vom duktalen Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) ermöglichen. 

Um die Komplexität und dynamische Breite der Proben zu reduzieren und einen besseren Zugang zum „DeepProteome“ zu bekommen werden neue prä-analytische Verfahren zur Trennung von Serumproteinen entwickelt und als Schnelldurchfluss-Verfahren  optimiert. Aus resultierenden Sub-Fraktionen werden Serum-Proteinprofile erstellt und krankheitsspezifische Proteine mit 2D-PAGE und 2D-DIGE angereichert. Anschließende massenspektrometirische Analysen der Gel-Eluate (MALDI-TOF, nanoLC-ESI, Mass-Western) führen zur Identifizierung ganzer Palette neuer Biomarker. Proteine, deren Spiegel oder Verteilungsmuster, die als krankheitsrelevant erkannt werden, werden mittels immunologischer Nachweisverfahren validiert.

 

Relevante Publikationen

1) Felix, K., Dobiasch, S., Gaida, MM., Schneider, K., Werner, J., Martens, E., Vandooren, J. , Opdenakker, G.Differential diagnosis of autoimmune pancreatitis from pancreatic cancer by serum gelatinases. Pancreas 2016; 45:1048-1055

2) Felix, K. and Gaida, MM. Pancreatic cancer and the role of PMNs in the inflammatory micromilieu  Int. Jour. Biol. Sciences 2016; 12:302-313 

3) Felix, K., Hinz, U., Dobiasch, S., Hackert, T., Bergmann F., Neumüller, M., Gronowitz, S., Bergqvist, M., Strobel, O. Preoperative serum thymidine kinase activity as novel monitoring, prognostic and predictive biomarker in pancreatic cancer. Pancreas 2018; 47:72-79

4) Stern, L., Giese, NA., Hackert, T., Strobel, O., Schirmacher, P., Felix, K., Gaida, MM. (2018) Bitter receptor T2R10 expression in pancreatic cancer and its influence in signaling pathways associated with chemoresistance Journal Cancer 2018; 9: 711-725. DOI: 10.7150/jca.21803.

 


Entwicklung von bioaktiven Nanopartikeln zur verbesserten Bildgebung und Therapie für das Pankreaskarzinom

Um eine frühzeitige Diagnostik zu ermöglichen und den Anteil an resektablen Tumoren erhöhen zu können sollen neue Verfahren zur Früherkennung entwickelt und getestet werden. Ziel dieses Projektes ist, bioaktive Nanopartikel (NPs) zu entwickeln und so einzusetzen, dass sie über Bindungsstellen möglichst spezifisch an Pankreastumorzellen (PDAC) binden. 

Tumorzellen werden mit Hilfe dieses Verfahrens mit NPs markiert, ein PET, SPECT oder CT macht sie sichtbar und der Krankheitsherd kann so schließlich im Körper genau lokalisiert werden. Um einen zielgerichteten Transport der NPs in die Tumorzellen zu gewährleisten, werden die therapeutischen NP mit einer targeting-Einheit versehen. Hierfür werden stabile Peptidanaloga von ausgewählten Proteinen eingesetzt die für ein PDAC-Targeting entwickelt wurden. Diese Peptide werden an Nanopartikel, die u.a. im Polyethylen-Kern Eisenoxid (Maghemit) enthalten und somit im MRI darstellbar sind, kovalent gebunden und auf Rezeptoren des Tumors gerichtet. Die Tumorzellen werden mit Hilfe dieser Ligand/Rezeptor-Interaktion mit Nanopartikeln gekennzeichnet, und bei ausreichender Anhäufung mit PET, SPECT oder MRI sichtbar und genau lokalisiert.

Gelingt dies in ausreichender Spezifität, so besteht die Möglichkeit Wirkstoffe an Nanopartikel zu koppeln, die so an genau definierten Stellen im Körper zum Einsatz kommen, was ihre Wirksamkeit maximieren und ihre Nebenwirkungen minimieren würde. 

 

Relevante Publikationen


5)
Rosenberger, I., Strauss, A., Jiménez-González, M., Dobiasch, S., Weis, C.,Szanyi, S., Gil-Iceta, L., Alonso, E., Gómez-Vallejo, V., Szczupak, B., Plaza-García, S., Mirzaei, S., Israel, L. Bianchessi, S., Scanziani, E.,  Lellouche, J-P., Knoll, P., Werner, J., Felix, K., Reese, T., Grenacher, L., Kreuter, J. Targeted diagnostic magnetic nanoparticles for medical imaging of pancreatic cancer. Journal of Controlled Release 2015; 214:76-84

6) Dobiasch, S., Szanyi, S., Kjaev, A., Werner, J., Strauss, A., Weis, C., Grenacher, L., Kapilov-Buchman, K.,, Israel, LL.,  Lellouche,L-P., Locatelli, E., Comes Franchini,M., Vandooren, J., Opdenakker, G., Felix, K.  Synthesis and functionalization of nanoparticles with tissue plasminogen activator peptides as a novel targeting moiety and diagnostic tool for pancreatic cancer.  Journal of Nanobiotechnology 2016; 14:81

7) Dobiasch, S., Kampfer, S., Habermehl, D., Duma, MN., Felix, K., Strauss, A., Schilling, D., Wilkens, JJ., Combs SE.(2018) MRI-based high precision irradiation of an orthotopic pancreatic tumor mouse model: a treatment planning study : Strahlentherapie und Onkologie (submitted)

 

 


Entwicklung Multiparameter-Assays auf der Basis Tumor-assoziierter Autoantikörper zur prädiktiven Diagnostik von PDAC

Mit Hilfe u.a. globaler Proteom-Analysen  wurde gezeigt, dass eine Vielzahl von Proteinen/ Glykoproteinen, die an der Tumorgenese beteiligt sind aberrant exprimiert werden und zur Bildung von Autoantikörpern führen. Diese Tumor-assoziierten Autoantikörper (TAAK) sind häufig bereits vor klinischer Manifestation der Erkrankung nachweisbar und können mit immunologischen Messmethoden verlässlich und routinemäßig in Patientenseren bestimmt werden. 

Ziel des Projekts ist es, die Serum-Autoantikörper-Profile in AIP, CP und PDAC zu charakterisieren und zirkulierende Autoantikörper zu identifizieren, die als diagnostische Marker zur Differenzierung von PDAC und anderen Pankreaserkrankungen fungieren. Aufgrund früherer eigener Arbeiten und laufender Pilotexperimente erwarten wir erhöhte Antikörpertiter gegen neue sowie bereits berichtete Autoantigene, die zusammen ein solides Biomarker-Panel mit klinischer Relevanz bilden und repräsentieren können. Als Multiplex-Test könnte ein solcher Nachweis ein nicht invasives Verfahren zu Identifizierung von PDAC und auch zur Differenzialdiagnose gegen andere Pankreaserkrankungen darstellen.  Das langfristige Ziel ist die Etablierung einer TAAK Marker-Signatur aus Tumor-assoziierten Autoantigenen im klinischen Alltag zur Diagnose von Pankreas-Erkrankungen durch die Entwicklung eines serologischen Tests. 

 

Relevante Publikationen

8) Felix, K., Hauck, O., Schneider K., Schnölzer, M., Kempf, T., Warnken, U.,  Bergmann, F., Fritz, S., Werner, J.  Autoantibody profiling in sera of autoimmune pancreatitis and pancreatic cancer patients. Pancreas 2016; 45: 1309-1319

9) Ghassem-Zadeh, S., Gaida, MM., Szanyi, S., Acha-Orbea, H., Frossard, J-L., Hinz, U., Hackert, T., J.,Strobel, O., Felix, K.  Distinct pathophysiological cytokine profiles for discrimination between autoimmune pancreatitis, chronic pancreatitis and pancreatic ductal adenocarcinoma. J Transl. Med. 2017; 15:126  DOI 10.1186/s12967-017-1227-3

 


Kooperationspartner

Dr. M. Schnölzer, DKFZ, Heidelberg
Dr. J. Hoheisel, DKFZ, Heidelberg
Dr. S. Dobiasch, TU-München
Prof. H. Acha-Orbea, UNIL, Lausanne, CH
Profs.. K. Honda, and T, Yamada NCRI-Tokyo, Japan
Profs. M. Yoshida, and H. Kutsumi, , Kobe University, Kobe, Japan