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Archiv-Übersicht     Angebot Nr. 14359

Angebotsdatum: 30. August 2021
Art der Stelle: Doktorarbeit
Fachgebiet: Biologie > Molekularbiologie
Titel des Themas: Rolle von Signalinteraktionen in oralen Plattenepithelkarzinomen (OSCC) zur Tumorinvasion und Resistenz gegen Strahlentherapie

Institut: Klinik für MKG-Chirurgie sowie Strahlentherapie
Adresse:
Dr. rer. nat. Matthias Kappler
Ernst-Grube-Str. 40
06108 Halle
Tel.: 03455577427   Fax.:
Bundesland: Sachsen-Anhalt
Homepage:
E-Mail Kontakt: mail

Beschreibung: Kurzbeschreibung des Vorhabens (1 Seite)

1. Charakterisierung der Tumorzellheterogenität nach einer Krebstherapie
2. Untersuchung der Interaktion von OSCC- und Stromazellen in komplexen 3D-Sphäroidmodellen
3. Analyse der sauerstoffabhängige Genexpression nach der Behandlung
Das Tumormikronmilieu (Hypoxie, Azidose, Verfügbarkeit von Metaboliten sowie Konzentration von Abfallprodukten) beeinflussen die Proliferation von Tumorzellen und deren Therapieresistenz (Strahlentherpieresistenz). Es ist jedoch zu klären, ob und inwieweit die Radiosensitivität von Tumorzellen durch Intermediate (Proteine, Metaboliten oder andere Moleküle) oder durch Hypoxie-verursachter Signale anderer Tumor- und Stromazellen beeinflusst wird. Ziel der Studie ist es, Mechanismen (Intermediate) zu identifizieren, die Behandlungsversagen, Tumorprogression und Invasion verursachen. Insbesondere soll die Wirkung von hypoxischen Tumorzellen (und deren Signalmoleküle) im Vergleich zu benachbarten normoxischen Tumorzellen analysiert werden. Die Rolle der klonalen Kooperativität und der interzellulären Interaktionen zwischen hypoxischen und benachbarten Tumorzellen in OSCC soll geklärt werden.
Interaktion von humanen OSCC-Zelllinien, Fibroblasten und Endothelzellen in komplexen 3D-Sphäroid-Kokulturmodellen sollen untersucht werden. Hierbei werden Zellen mit verschiedenen fluoreszierenden Proteinen (z.B. GFP, RFP, CFP) markiert und anschließend in verschiedenen pO2-Zonen innerhalb eines 3D-Sphäroids kultiviert. Ferner sollen im 3D-Modell einzelne Zellklone mit spezifischer Eigenschaften der gleichen Zelllinie oder anderer Linien (z.B. Fibroblasten und Endothelzellen) einbezogen werden und unter dem Einfluss von Hypoxie und Metaboliten analysiert werden. Die Sphäroide sollen mit einer Einzeldosis oder fraktioniert bestrahlt werden. Die Kombination von Strahlentherapie unter Normoxie oder Hypoxie mit Chemotherapie, die auf den Glutamin-Stoffwechsel und / oder das HIF1-Expressionsniveau abzielt, wird mit JHU083, Ascorbinsäure oder ASS untersucht, um die zelluläre Interaktion der Metaboliten zu überprüfen. Funktionell soll die Proliferation, Invasion (IF, IHC, MSI, γ-H2AX), Pimonidazol-Färbung, Steifigkeit und Bildung von extrazellulären Vesikeln nach Aufarbeitung der Sphäroiden analysiert werden . Die Radiosensitivität einzelner Zellpopulationen wird über das klonogene Überleben sowie DNA-Schadens- und Reparatur-Assays, Migration und Invasion und Zelltod festgestellt.
Um schließlich die sauerstoffabhängige Genexpression nach der Behandlung auf Einzelzellebene zu untersuchen, planen wir die Etablierung von patient-derived organoids (PDOs) und die Anwendung von spatial transcriptomics. Material von 20 Paaren von Primärtumoren und dem dazugehörigen strahlentherapieresistenten Rezidiv könnten mittels multispektraler Bildgebung, scRNA-Seq und Metabolomics analysiert werden. Darüber könnten aus OSCC-Tumormaterial Patienten-Organoide (PDOs) als mögliches zusätzliches in vitro 3D-Modell etabliert werden.
Ziel ist es die Interaktionen von Tumorzellen mit benachbarten Tumor- und Stromazellen durch Moleküle zu erforschen, die zu nicht-autonomen Mechanismen der Therapieresistenz und des Rezidivs beitragen könnten.

Methoden: Fundierte Kenntnisse gängiger molekularbiologischer und biochemischer Methoden
• Theoretische und praktische Erfahrungen in den Bereichen Tumorhypoxie und Strahlenbiologie sind
erwünscht
• Spezifische methodische Vorkenntnisse in Zellkultivierung (3D-Kultur), Genexpressions-Analysen,
Transfektion, Fluoreszenzmikroskopie, Migration, DNA-Damage und ROS-Detektion sind erwünscht
Anfangsdatum: 1. Oktober 2021
Geschätzte Dauer: 3 years
Bezahlung: 13TV-L (65%)
Papers: 1. Rot S, Kappler M. 2021. Modulation of a Stem Cell Gene: LGR4 Knockout in a Human Cell Line by CRISPR/Cas Method. In: Stock P, Christ B, eds. In Vitro Models for Stem Cell Therapy. Springer US, New York, NY pp. 255–268. doi:10.1007/978-1-0716-1225-5_18.
2. Greither T, Steiner T, Bache M, Serrero G, Otto S, Taubert H, Eckert AW, Kappler M. 2021. GP88/PGRN Serum Levels Are Associated with Prognosis for Oral Squamous Cell Carcinoma Patients. Biology 10:400. doi: 10.3390/biology10050400.
3. Kappler M, Dauter K, Reich W, Bethmann D, Schwabe M, Rot S, Wickenhauser C, Al‑nawas B, Eckert A. 2020. Prognostic impact of cytoplasmatic EGFR upregulation in patients with oral squamous cell carcinoma: A pilot study. Molecular and Clinical Oncology 13:1. doi: 10.3892/mco.2020.2158.
4. Rot S, Kaune T, Taubert H, Greither T, Kotrba J, Güttler A, Wichmann H, Bilkenroth U, Wienke A, Al-Nawas B, Bache M, Vordermark D, Wickenhauser C, Bethmann D, Eckert AW, Kappler M. 2019. Prognostic impact of mRNA levels of LGR5 transcript variants in OSCC patients. BMC Cancer 19. doi: 10.1186/s12885-019-5327-8.
5. Kappler M, Pabst U, Weinholdt C, Taubert H, Rot S, Kaune T, Kotrba J, Porsch M, Güttler A, Bache M, Krohn K, Bull F, Riemann A, Wickenhauser C, Seliger B, Schubert J, Al-Nawas B, Thews O, Grosse I, Vordermark D, Eckert AW. 2019. Causes and Consequences of A Glutamine Induced Normoxic HIF1 Activity for the Tumor Metabolism. International Journal of Molecular Sciences 20:4742. doi: 10.3390/ijms20194742
6. Eckert AW, Horter S, Bethmann D, Kotrba J, Kaune T, Rot S, Bache M, Bilkenroth U, Reich W, Greither T, Wickenhauser C, Vordermark D, Taubert H, Kappler M. 2019. Investigation of the Prognostic Role of Carbonic Anhydrase 9 (CAIX) of the Cellular mRNA/Protein Level or Soluble CAIX Protein in Patients with Oral Squamous Cell Carcinoma. International Journal of Molecular Sciences 20:375. doi: 10.3390/ijms20020375.

Sonstiges:

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