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Klinik für Innere Medizin IHämatologie, Onkologie und Stammzelltransplantation

AG Molekulare Therapien

Wir suchen Mitarbeiter!

  • Studentinnen und Studenten der Medizin, Molekularen Medizin, Humanbiologie, Biochemie oder Biologie
  • Technische Assistentinnen/Assistenten

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Prof. Dr. Nikolas von Bubnoff

  • Präklinische und klinische Entwicklung molekularer Therapieverfahren
  • Molekulare Mechanismen der Therapieresistenz und Krankheitspersistenz
  • Biomarkerentwicklung bei soliden Tumoren

Scientific focus:

  • Preclinical and clinical development of targeted treatment strategies
  • Molecular mechanisms of treatment resistance and disease persistance
  • Biomarker development in solid tumors

Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt auf der Identifikation und Charakterisierung neuer therapeutischer Zielstrukturen bei hämatologischen und soliden Neoplasien (Abb. 1). Wir untersuchen einerseits Proben informativer Patienten, andererseits adressieren wir klinisch relevante Fragestellungen mit geeigneten Modellsystemen. Dabei konzentrieren wir uns auf die Bereiche Onkogene Signalwege bei Therapieresistenz, Krankheitspersistenz bei Leukämien, Entwicklung neuer zielgerichteter Therapieverfahren und Biomarker.

Das zunehmende Verständnis der Entstehung maligner Erkrankungen auf molekularer Ebene ermöglicht die Entwicklung molekular zielgerichteter Therapiestrategien. Ein Beispiel ist die therapeutische Inhibition onkogener Kinasen. Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) sind für eine zunehmende Zahl solider und hämatologischer Neoplasien Teil der Standardtherapie. Ein Beispiel ist die chronische myeloische Leukämie (CML), die durch das Bcr-Abl Onkogen verursacht wird. Imatinib hemmt als Tyrosinkinaseinhibitor die Bcr-Abl Kinase und führt bei vielen Patienten zu tiefen und lang anhaltenden Remissionen. Dennoch können Sekundärmutationen im BCR-ABL Gen unter Behandlung eine klinische Resistenz gegenüber Imatinib und anderen therapeutisch eingesetzten TKI verursachen (Abb. 2). Der Mechanismus dieser Form der Resistenz ist eine durch die Sekundärmutation bedingte Konformationsänderung der Kinasedomäne, so dass das Medikament nicht mehr binden kann. Diese Resistenzen können zum Teil durch alternative Substanzen durchbrochen werden, die trotz Sekundärmutation die Kinase binden und inhibieren (Abb. 3) . Durch die Generierung und Untersuchung TKI resistenter Zelllinien wird eine Vorhersage klinisch relevanter Resistenzmechanismen auf molekularer Ebene möglich (Abb. 4) . Diese Mechanismen können durch verschiedene Methoden auf Gen- und Proteinebene untersucht und aufgeklärt werden. Auch in vitro finden sich in TKI resistenten Linien BCR-ABL Sekundärmutationen, die eine Resistenz verursachen (Abb. 4) . Dabei weisen verschiedene TKIs eine unterschiedliche Häufigkeit der Resistenz und spezifische Profile von Resistenzmutationen auf (Abb. 5) . Die in vitro identifizierten Resistenzmutationen für Nilotinib konnten in der Klinik reproduziert werden (Abb. 5, rote Kreise) . Die hier gewonnenen Erkenntnisse konnten in die Klinik übertragen werden in Form molekular stratifizierter, sequentieller Therapiestrategien.

Neben Bcr-Abl bei der CML sind TKIs auch für andere onkogene Kinasen verfügbar, z.B. für FLT3-ITD bei der akuten myeloischen Leukämie (AML) oder PDGFRA bei myeloischen Neoplasien mit aktivierenden PDGFR Mutationen. Die Untersuchung TKI resistenter Zelllinien zeigt, dass verschiedene TKI-Substanzklassen komplett nicht überlappende, also klassenspezifische Profile von Resistenzmutationen aufweisen können (Abb. 6) . Die Identifikation nicht überlappender Resistenzprofile ist ein Rational für die primäre Kombination von TKIs in klinischen Studien.

Bei klinischer Resistenz gegenüber therapeutischen TKI findet sich in etwa 50 Prozent der Fälle keine Resistenzmutation der Zielkinase. Die Mechanismen dieser „Wildtyp-Resistenz“ sind weitgehend unverstanden, klinisch jedoch von hoher Relevanz. Die Mutations-unabhängige TKI Resistenz lässt sich in vitro simulieren (Abb. 4) . Hierzu selektionieren wir TKI resistente Zelllinien ohne Mutation der Zielkinase und untersuchen diese im Hinblick auf relevante Signalwege und Kandidatengene. Die identifizierten Gene oder Signalwege charakterisieren wir funktionell in geeigneten Modellsystemen. Schließlich validieren wir die identifizierten Veränderungen in Proben informativer Patienten (Abb. 1). Das Ziel ist hierbei die Identifikation neuer therapeutische Zielstrukturen und die Entwicklung neuartiger Therapieansätze für zukünftige klinische Studien.

Ausgewählte Publikationen:

  1. von Bubnoff N. Mutational status based therapy algorithm for gastrointestinal stroma tumors: Does c-Kit/PDGFRA mutational analysis affect treatment decisions? Der Gastroenterologe 2012; 7:30-36.
  2. Kancha RK, von Bubnoff N, Bartosch N, Peschel C, Engh RA, Duyster J. Differential sensitivity of ERBB2 kinase domain mutations towards lapatinib. PLoS One 2011;6:e26760.
  3. von Bubnoff N, Gorantla SP, Engh RA, de Oliveira T, Thöne S, Aberg E, Peschel C, Duyster J. The low frequency of clinical resistance to PDGFR inhibitors in myeloid neoplasms with abnormalities of PDGFRA might be related to the limited repertoire of possible PDGFRA kinase domain mutations in vitro. Oncogene2011;30(8):933-43.
  4. von Bubnoff N. Prognostic significance of treatment response in CML in view of current recommendations for treatment and monitoring. Therapeutic Advances in Hematology 2011;2:95-110.
  5. von Bubnoff N, Rummelt C, Menzel H, Sigl M, Peschel C, Duyster L. Identification of a secondary FLT3/A848P mutation in a patient with FLT3-ITD positive blast phase CMML and response to sunitinib and sorafenib. Leukemia 2010;24:1523-1525.
  6. von Bubnoff N, Duyster J. Chronic myelogenous leukemia: treatment and monitoring. Dtsch Arztebl Int 2010;107:114-121.
  7. von Bubnoff N, Engh RA, Aberg E, Sanger J, Peschel C, Duyster J. FMS-like tyrosine kinase 3-internal tandem duplication tyrosine kinase inhibitors display a nonoverlapping profile of resistance mutations in vitro. Cancer Res 2009;69:3032-3041.
  8. Kancha RK, von Bubnoff N, Peschel C, Duyster J. Functional analysis of epidermal growth factor receptor (EGFR) mutations and potential implications for EGFR targeted therapy. Clin Cancer Res 2009;15:460-467.
  9. Kancha RK, von Bubnoff N, Miething C, Peschel C, Gotze KS, Duyster J. Imatinib and leptomycin B are effective in overcoming imatinib-resistance due to Bcr-Abl amplification and clonal evolution but not due to Bcr-Abl kinase domain mutation. Haematologica 2008;93:1718-1722.
  10. von Bubnoff N, Manley PW, Mestan J, Sanger J, Peschel C, Duyster J. Bcr-Abl resistance screening predicts a limited spectrum of point mutations to be associated with clinical resistance to the Abl kinase inhibitor nilotinib (AMN107). Blood 2006;108:1328-1333.
  11. von Bubnoff N, Gorantla SP, Thone S, Peschel C, Duyster J. The FIP1L1-PDGFRA T674I mutation can be inhibited by the tyrosine kinase inhibitor AMN107 (nilotinib). Blood 2006;107:4970-4971; author reply 4972.
  12. von Bubnoff N, Barwisch S, Speicher MR, Peschel C, Duyster J. A cell-based screening strategy that predicts mutations in oncogenic tyrosine kinases: implications for clinical resistance in targeted cancer treatment. Cell Cycle 2005;4:400-406.
  13. von Bubnoff N, Veach DR, van der Kuip H, Aulitzky WE, Sanger J, Seipel P, Bornmann WG, Peschel C, Clarkson B, Duyster J. A cell-based screen for resistance of Bcr-Abl-positive leukemia identifies the mutation pattern for PD166326, an alternative Abl kinase inhibitor. Blood 2005;105:1652-1659.
  14. von Bubnoff N, Peschel C, Duyster J. Resistance of Philadelphia-chromosome positive leukemia towards the kinase inhibitor imatinib (STI571, Glivec): a targeted oncoprotein strikes back. Leukemia 2003;17:829-838.
  15. von Bubnoff N, Veach DR, Miller WT, Li W, Sanger J, Peschel C, Bornmann WG, Clarkson B, Duyster J. Inhibition of wild-type and mutant Bcr-Abl by pyrido-pyrimidine-type small molecule kinase inhibitors. Cancer Res 2003;63:6395-6404.
  16. von Bubnoff N, Schneller F, Peschel C, Duyster J. BCR-ABL gene mutations in relation to clinical resistance of Philadelphia-chromosome-positive leukaemia to STI571: a prospective study. Lancet 2002;359:487-491.

==> PubMed

AG Leiter

Prof. Dr. Nikolas von Bubnoff

N. von Bubnoff