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Klinik für Strahlenheilkunde

Forschungsgruppe „Radiobiologie mesenchymaler Stammzellen“ (AG Nicolay)

Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es, die strahlenbiologischen Eigenschaften mesenchymaler Stammzellen zu charakterisieren und die Interaktion zwischen Normalgewebe, Tumorstroma und Tumoren im Zusammenhang mit einer Strahlenbehandlung besser zu verstehen.

Multipotente mesenchymale Stromazellen oder „mesenchymale Stammzellen“ (MSCs) sind essentiell für die Regulation der Knochenmarknische, kommen aber auch im Stroma verschiedener Normalgeweben vor, beispielsweise in Niere, Plazenta, Nabelschnur, Knochen- und Knorpelgewebe. Aufgrund ihrer biologischen Eigenschaften spielen diese multipotenten Zellen bei der Regeneration geschädigter Gewebe eine wichtige Rolle und weisen immunmodulatorische Eigenschaften auf.

Wir konnten in der Vergangenheit zeigen, dass MSCs unabhängig von ihrem Ursprungsgewebe relativ resistent gegenüber ionisierender Photonen- und Teilchenbestrahlung sind und ihre definierenden regenerativen Eigenschaften auch bei hohen Behandlungsdosen weitgehend beibehalten. Insofern scheinen sich diese Zellen aufgrund ihrer Strahlenresistenz für die Reparatur von Strahlenschäden zu eignen. Neben systematischen präklinischen Analysen der Wirkung von DNA-schädigenden Substanzen auf MSCs liegt der Fokus der Arbeitsgruppe auch auf translationalen Analysen an Gewebeproben.

Dadurch sollen mögliche tumorprotektive und immunmodulatorische Eigenschaften von MSCs besser verstanden werden, aber auch untersucht werden, inwieweit sich die Zellen zur Behandlung von strahlenbedingten Gewebe- und Organschäden eignen.

Mitarbeiter:

  • Prof. Dr. Dr. Nils Nicolay (Arbeitsgruppenleiter)
  • Dr. Alexander Rühle (Clinician Scientist, IMM-PACT Programm)
  • Maren Strack (Medizindoktorandin, MOTI-VATE Promotionsprogramm)
  • Marie Lies (Medizindoktorandin)
  • Birgit Bieber (Biologisch-technische Angestellte)
  • Maren Voglstätter (Biologisch-technische Angestellte)

Kooperationspartner:

  • Dr. Dieter Henrik Heiland, Prof. Dr. Oliver Schnell (Klinik für Neurochirurgie, Universitätsklinikum Freiburg)
  • Prof. Dr. Gian Kayser, Prof. Dr. Martin Werner (Institut für Klinische Pathologie, Universitätsklinikum Freiburg)
  • Dr. Christoph Becker, Prof. Dr. Andreas Knopf (Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde, Universitätsklinikum Freiburg)
  • Prof. Dr. Peter Vaupel (Klinik für Strahlentherapie, Universitätsklinikum Mainz)
  • PD Dr. Patrick Wuchter (Institut für Transfusionsmedizin und Immunologie, DRK-Blutspendedienst Baden-Württemberg – Hessen, Mannheim)
  • Dr. Ramon Lopez Perez, Prof. Dr. Dr. Peter Huber (Kooperationseinheit Molekulare Radioonkologie, Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg)
  • Prof. Dr. Eric Gottwald (Karlsruher Institut für Technologie, Bioprozessortechnik und Biosysteme, Karlsruhe)
  • Prof. Dr. Dr. Jürgen Debus (Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum, Heidelberg)
  • Prof. Dr. Jochen Heß (Experimentelle und Translationale Kopf-Hals-Onkologie, Universitätsklinikum Heidelberg)
  • Prof. Dr. Wiltrud Richter (Forschungszentrum für Experimentelle Orthopädie, Universitätsklinikum Heidelberg)
  • PD Dr. Dr. Christian Thieke (Klinik für Strahlentherapie, Universitätsklinikum LMU München)
  • Dr. Anna Sarnowska (Forschungsinstitut Mossakowski, Polnische Akademie der Wissenschaften, Warschau, Polen)

Ausgewählte Preise:

  • Travel Award der European Radiation Research Society und Deutschen Gesellschaft für biologische Strahlenforschung 2017: Alexander Rühle
  • Hanns-Langendorff-Preis 2017 (Deutsche Gesellschaft für medizinischen Strahlenschutz / Hanns-Langendorff-Stiftung): PD Dr. Dr. Nils Nicolay
  • Hermann-Holthusen-Preis 2017 (Deutsche Gesellschaft für Radioonkologie): PD Dr. Dr. Nils Nicolay
  • Dieter-Frankenberg-Preis 2016 (Deutsche Gesellschaft für biologische Strahlenforschung): Dr. Dr. Nils Nicolay
  • Dissertationspreis 2020 (Deutsche Gesellschaft für Radioonkologie): Dr. Alexander Rühle

Ausgewählte Originalarbeiten:

  • Rühle A, Thomsen A, Saffrich R, Voglstätter M, Bieber B, Sprave T, Wuchter P, Vaupel P, Huber PE, Grosu AL, Nicolay NH. Multipotent mesenchymal stromal cells are sensitive to thermic stress – potential implications for therapeutic hyperthermia. Int J Hyperthermia. 2020.
  • Perez RL*, Brauer J*, Rühle A*, Trinh T, Sisombath S, Wuchter P, Grosu, AL, Debus J, Saffrich R, Huber PE, Nicolay NH. Human mesenchymal stromal cells are resistant to UV-B irradiation. Sci Rep. 2019. *Geteilte Autorenschaft.
  • Perez RL, Münz F, Vidoni D, Rühle A, Trinh T, Sisombath S, Zou B, Wuchter P, Debus J, Saffrich R, Huber PE, Nicolay NH. Mesenchymal stem cells preserve their stem cell traits after exposure to antimetabolite chemotherapy. Stem Cell Res. 2019.
  • Rühle A, Xia O, Perez RL, Trinh T, Richter W, Sarnowska A, Wuchter P, Debus J, Saffrich R, Huber PE, Nicolay NH. The radiation resistance of human multipotent mesenchymal stromal cells is independent of their tissue of origin. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018.
  • Rühle A, Perez RL, Glowa C, Weber KJ, Ho AD, Debus J, Saffrich R, Huber PE, Nicolay NH. Cisplatin radiosensitizes radioresistant mesenchymal stem cells. Oncotarget. 2017.
  • Nicolay NH, Rühle A, Perez RL, Trinh T, Sisombath S, Weber KJ, Ho AD, Debus J, Saffrich R, Huber PE. Mesenchymal stem cells are sensitive to bleomycin treatment. Sci Rep. 2016.
  • Nicolay NH, Rühle A, Perez RL, Trinh T, Sisombath S, Weber KJ, Schmezer P, Ho AD, Debus J, Saffrich R, Huber PE. Mesenchymal stem cells exhibit resistance to topoisomerase inhibition. Cancer Lett. 2016.
  • Nicolay NH, Perez RL, Rühle A, Trinh T, Sisombath S, Weber KJ, Ho A, Debus J, Saffrich R, Huber PE. Mesenchymal stem cells maintain their defining stem cell characteristics after treatment with cisplatin. Sci Rep. 2016.
  • Nicolay NH, Liang Y, Lopez Perez R, Bostel T, Trinh T, Sisombath S, Weber KJ, Ho AD, Debus J, Saffrich R, Huber PE. Mesenchymal stem cells are resistant to carbon ion radiotherapy. Oncotarget. 2015.
  • Nicolay NH, Sommer E, Lopez R, Wirkner U, Trinh T, Sisombath S, Debus J, Ho AD, Saffrich R, Huber PE. Mesenchymal stem cells retain their defining stem cell characteristics after exposure to ionizing radiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2013.

Ausgewählte Reviews:

  • Rühle A, Perez RL, Zou B, Grosu AL, Huber PE, Nicolay NH. The therapeutic potential of mesenchymal stem cells in the treatment of chemotherapy-induced tissue damage. Stem Cell Rev. 2019.
  • Rühle A, Huber PE, Saffrich R, Perez RL, Nicolay NH. The current understanding of mesenchymal stem cells as potential mitigators of chemotherapy-induced toxicity. Int J Cancer. 2018.
  • Nicolay NH, Perez RL, Saffrich R, Huber PE. Radio-resistant Mesenchymal Stem Cells: Mechanisms of Resistance and Potential Implications for the Clinic. Oncotarget. 2015.
  • Nicolay NH, Perez RL, Debus J, Huber PE. Mesenchymal Stem Cells – A New Hope for Radiotherapy-Induced Tissue Damage? Cancer Lett. 2015.

Hypothetische Einsatzgebiete von MSC-basierten Therapien zur Behandlung von strahlenbedingten Organ- und Gewebeschäden auf der Basis von tierexperimentellen und Zellkulturdaten (aus Nicolay N. H. et al., Cancer Letters 2015)

Ärztliche Direktorin

Prof. Dr. med. Anca-L. Grosu

Direktorin der Klinik für Strahlenheilkunde

Ärztliche Leiterin des Medizinischen Versorgungszentrums Universitätsklinikum Freiburg

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