Forschungsfelder

Funktionelle genomische Screens
RNA-Interferenz ist eine etablierte Methode zur Analyse der Genfunktionen in Zellen und ganzen Organismen. Unser Labor hat eine innovative Technologie entwickelt, um groß-angelegte RNAi-Experimente in Säugetierzellen und in Mäusen durchzuführen. Mit Hilfe der von uns entwickelten Endoribonuklease-präparierten siRNA (esiRNA) können effiziente und spezifische Gen-Knockdowns in genomweiten Screens durchgeführt werden, um Gene zu identifizieren und zu charakterisieren, die für die Entstehung und Differenzierung von Krebserkrankungen relevant sind.

Wir haben diese Methode erweitert und für das RNAi-Profiling in primären Krebszellen herangezogen, um die erhaltenen funktionellen Daten auch in Ansätze einer personalisierten Medizin integrieren zu können. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten wir mit vielen Forschungsgruppen der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden zusammen und wenden die Methode des RNAi-Profilings auf verschiedene Tumorentitäten an.

Darüber hinaus haben wir kürzlich unsere esiRNA-Ressourcen auf lange, nicht kodierende RNAs (lncRNAs) ausgedehnt und begonnen, die Funktionen dieser neuen Regulatoren zu untersuchen.

CRISPR/Cas9 Technologie zur Inaktivierung von Krebsmutationen
Die Genschere „CRISPR/Cas9“ eröffnet auch der Krebsforschung völlig neue Möglichkeiten. Als programmierbare DNA-Schere erlaubt dieses System das gezielte Schneiden an vorher definierten, mutierten Stellen im Erbgut von Krebszellen, ohne die gesunden Wildtyp-Allele wesentlich zu beeinträchtigen. Darüber hinaus kann die Expression von Cas9 zusammen mit den krebsspezifischen Guide (g)-RNAs genutzt werden, um Mutationen zu identifizieren, die das Zellwachstum und die Lebensfähigkeit von Krebszellen vorantreiben. Da Mutationen mit dieser Technologie identifiziert werden können, welche das Krebswachstum maßgeblich fördern, könnte dieser wissenschaftliche Ansatz die Krebsdiagnostik künftig verbessern als auch zu neuen therapeutischen Ansätzen führen. 

Fortschrittliches Genom-Engineering mit Designer-Rekombinasen
Das zunehmende Tempo, mit welchem Genom-Sequenzen veröffentlicht wurden, hat die Notwendigkeit für sichere und präzise Strategien im Bereich der Genom-Manipulation verstärkt. So wird in der modernen Molekularbiologie, neben dem Auslesen kompletter Genome, die präzise Manipulation kodierter Informationen immer wichtiger. Sequenz-spezifische Rekombinasen sind bekannte gentechnische Werkzeuge, die die genetische Manipulation ganzer Organismen ermöglichen. Um den Nutzen dieser Enzyme zu erweitern, entwickeln wir neuartige Rekombinasen durch zielgerichtete molekulare Evolution in Kombination mit rationalem Design und testen sie dann auf ihren möglichen Einsatz in der Biologie als auch Medizin.

Ein erfolgreiches wissenschaftliches Beispiel stellt hierbei die Entwicklung der Designer-Rekombinase Brec1 dar, die das Provirus spezifisch aus infizierten Zellen der meisten beim Menschen gefundenen primären HIV-1-Isolate entfernen kann. Zukünftige Arbeiten zielen darauf ab, neue Designer-Rekombinasen zu entwickeln, um krankheitsrelevante genetische Veränderungen im Organismus korrigieren zu können.

Unsere Zukunftsperspektiven und Ziele

• Verbessern der esiRNA-Technologie für funktionelle Genomstudien
• Durchführen von RNAi-Screenings in verschiedenen Stammzellen zur Identifizierung und Charakterisierung von Faktoren, die an der Selbsterneuerung und Differenzierung beteiligt sind.
• Durchführen von phänotypischen Profilings in Krebszelllinien und primärem Krebsmaterial zur Identifikation und Charakterisierung von Genen mit therapeutischem Potenzial
• Entwicklung und Anwendung von verschieden Genom-Engineering Werkzeugen, welche eine flexible und präzise Genommanipulationen ermöglichen