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Forschung

Molekulare Humangenetik

Prof. Dr. Michael Boutros


06221 421950

Signalnetzwerke spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Organismen sowie bei der Entstehung menschlicher Krankheiten. Viele Signalwege sind wiederkehrend an der Tumorentstehung, der Stammzellregulation und anderen Bereichen von biomedizinischer Bedeutung beteiligt. Neue therapeutische Ansätze zielen häufig auf Komponenten dieser Signalwege ab, um deren pathophysiologischen Phänotyp umzukehren. Ein besseres Verständnis darüber, wie Signalwege reguliert werden, wie sie sich in komplexe zelluläre Netzwerke integrieren und an welchen Punkten sie störungsanfällig sind, ist für die Grundlagenforschung zur Tumorentstehung sowie für die Entwicklung gezielter therapeutischer Ansätze von entscheidender Bedeutung. Ein besonderer Fokus der Abteilung liegt auf der Analyse von Wnt-Signalwegen (https://www.sfb1324.de/).

Viele Signalwege sind evolutionär hoch konserviert. Wir verwenden experimentelle Strategien in Modellsystemen, um neue Gene zu identifizieren, und analysieren systematisch genetische und Gen-Wirkstoff-Interaktionen, um Zusammenhänge zwischen Genotyp und Phänotyp zu entschlüsseln. Bei unserer Arbeit setzen wir moderne genomische, genetische und Bioinformatik- Methoden ein, darunter Einzelzellanalysen, high-content imaging und multi-omic-Ansätze. Wir entwickeln und kombinieren genomische Technologien, die für das Hochdurchsatz-Screening mit CRISPR und kleinen Molekülen erforderlich sind, mit neuartigen Ansätzen zur Datenintegration.

Ein besonderer Schwerpunkt unserer Forschung ist es, Resistenz-Mechanismen von Darmkrebs gegenüber Medikamenten besser zu verstehen. Wir verwenden Organoide, die als dreidimensionale, komplexe Strukturen den ursprünglichen Tumor nachahmen. Sie ermöglichen es uns, die Wirksamkeit von Wirkstoffen und potenzielle Off-Target-Effekte in einer relevanten zellulären Umgebung zu untersuchen. Wir verwenden Organoide, um nach Tumor-spezifischen Wirkstoffen zu suchen, und verknüpfen diese funktionellen Daten mit multi-omischen Ansätzen. Durch die gentechnische Veränderung von Organoiden können wir kritische Schritte in der Entwicklung von Darmkrebs nachbilden und so unser Verständnis der Krankheit verbessern und potenzielle therapeutische Anwendungen untersuchen.

Die Abteilung für Molekulare Humangenetik der Universität Heidelberg bildet eine Brückenabteilung mit der Abteilung für Signalwege und Funktionelle Genomik (https://www.dkfz.de/en/signaling-and-functional-genomics) am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg.

Abteilungsleiter

Prof. Dr. Michael Boutros


06221 421950

Sekretariat

Felicitas Olschowsky


Wissenschaftliches Projektmanagement

Dr. Ulrike Hardeland


SFB1324 Management

Dr. Dominique Kranz


Wissenschaftliche Mitarbeitende

Dr. Kim Boonekamp


Dr. Bojana Pavlovic


Dr. Siamak Redhai


Dr. med. Antonia Schubert


Dr. Vaishali Vaishali


Dr. Oksana Voloshanenko


Doktorandinnen

Tianyu Wang


Saskia Reuter

Medizindoktoranden

Ralitsa Kharadzova


Research Assistants / Engineers

Claudia Blass


Svenja Leible


https://orcid.org/0000-0002-9458-817X

Selected publications: 

Heigwer F, Scheeder C, Bageritz J, Yousefian S, Rauscher B, Laufer C, Beneyto-Calabuig S, Funk MC, Peters V, Boulougouri M, Bilanovic J, Miersch T, Schmitt B, Blass C, Port F, Boutros M. (2023). A global genetic interaction network by single-cell imaging and machine learning. Cell Syst. 4:346-362.e6.
Betge, J., Rindtorff, N., Sauer, J., Rauscher, B., Dingert, C., Gaitantzi, H., Herweck, F., Srour-Mhanna, K., Miersch, T., Valentini, E., Boonekamp, K.E., Hauber, V., Gutting, T., Frank, L., Belle, S., Gaiser, T., Buchholz, I., Jesenofsky, R., Härtel, N., Zhan, T., Fischer, B., Breitkopf-Heinlein, K., Burgermeister, E., Ebert, M.P., Boutros, M. (2022). The drug-induced phenotypic landscape of colorectal cancer organoids. Nature Communications. 13:3135.
Zhou, J., Valentini, E., Boutros, M. (2021). Microenvironmental innate immune signaling and cell mechanical responses promote tumor growth. Developmental Cell 56:1884-1899.e5.
Wolf, L.M., Lambert, A.M., Haenlin, J., Boutros, M. (2021). EVI/WLS function is regulated by ubiquitylation and is linked to ER-associated degradation by ERLIN2. J Cell Sci. 134:jcs257790.
Zhan, T., Ambrosi, G., Wandmacher, A.M., Rauscher, B., Betge, J., Rindtorff, N., Häussler, R.S., Hinsenkamp, I., Bamberg, L., Hessling, B., Müller-Decker, K., Erdmann, G., Burgermeister, E., Ebert, M.P., Boutros, M. (2019). MEK inhibitors activate Wnt signalling and induce stem cell plasticity in colorectal cancer. Nature Communications 10:2197.
Glaeser, K., Urban, M., Fenech, E., Voloshanenko, O., Kranz, D., Lari, F., Christianson, J.C., Boutros, M. (2018). ERAD-dependent control of the Wnt secretory factor Evi. EMBO J 37
Rauscher, B., Heigwer, F., Henkel, L., Hielscher, T., Voloshanenko, O., Boutros, M. (2018). Toward an integrated map of genetic interactions in cancer cells. Molecular Systems Biology 14:e7656
Billmann, M., Chaudhary, V., ElMaghraby, M.F., Fischer, B., Boutros, M. (2017). Widespread Rewiring of Genetic Networks upon Cancer Signaling Pathway Activation. Cell Systems S2405-4712:30485-4.
Voloshanenko, O., Erdmann, G., Dubash, T.D., Augustin, I., Metzig, M., Moffa, G., Hundsrucker, C., Kerr, G., Sandmann, T., Anchang, B., Demir, K., Boehm, C., Leible, S., Ball, C.R., Glimm, H., Spang, R., Boutros, M. (2013). Wnt secretion is required to maintain high levels of Wnt activity in colon cancer cells. Nature Communications 4:2610.
Laufer, C., Fischer, B., Billmann, M., Huber, W., Boutros, M. (2013). Mapping genetic interactions in human cancer cells with RNAi and multiparametric phenotyping. Nature Methods 10:427–431.
Gross, J., Chaudhary, V., Bartscherer, K., Boutros, M. (2012). Active Wnt proteins aresecreted on exosomes. Nature Cell Biology 14:1036-45.
Bartscherer, K., Pelte, N., Ingelfinger, D., Boutros, M. (2006). Secretion of Wnt ligands requires Evi, a conserved transmembrane protein. Cell 125:523-33.
Boutros, M., Kiger, A., Armknecht, S., Kerr, K., Hild, M., Koch, B., Haas, S., HD FlyArray, Paro, R., Perrimon, N. (2004). Genome-wide RNAi Analysis of Cell Growth and Viability in Drosophila. Science 303:832-835.
Boutros, M., Mihaly, J., Bouwmeester, T., Mlodzik, M. (2000). Signaling specificity by Frizzled receptors in Drosophila. Science 288:1825-8.
Boutros M., Paricio, N., Strutt, D., Mlodzik, M. (1998). Dishevelled activates JNK and discriminates between JNK pathways in planar polarity and wingless signaling. Cell 94:109-18.

Funding

SFB 1324: Collaborative Research Center on Mechanisms and Functions of Wnt signaling (https://sfb1324.de/)
ERC Synergy Grant: DECODE (https://erc-decode.eu)
Forschung
DE