Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Pool-Zobel zielen auf die Möglichkeit einer verbesserten Krebsprävention durch die Ernährung, mit Fokus auf die Chemoprotektion während der Kolonkarzinogenese und auf die Biomarker-Entwicklung für die Anwendung in humanen Ernährungsinterventionsstudien (http://www2.uni-jena.de/biologie/ieu/et/).

Die Gruppe untersucht die Wirkungen der Apfelsaftinhaltsstoffe (Apfelextrakte, isolierte Apfelinhaltsstoffe und fermentierte Apfelprodukte) an Dickdarmzelllinien und an primären Kolonzellen aus Resektionsmaterial. Als Endpunkte werden Zellproliferation, Expression von Genen der Biotransformation (c-DNA microarrays, real time PCR, Proteinexpression) und funktionelle chemoprotektive Wirkungen (Enzymaktivitäten, antigenotoxische Eigenschaften) untersucht.

Außerhalb des Netzwerks führt die Gruppe wesentliche Arbeiten in der Grundlagenforschung durch. Es wurden unter anderem primäre und neoplastische Zellen im Vergleich zu Tumorzellen sowie periphere Leukozyten (als zugängliche Zellen für in vivo Untersuchungen und für klinische Studien) hinsichtlich Suszeptibilitätseigenschaften (toxikologische Abwehrsysteme) näher charakterisiert. Hier interessiert zum einen die Empfindlichkeit unterschiedlicher Zellen aus Kolon, Brust und Prostata gegenüber verschiedenen Stoffen aus der Ernährung (Epigallocatechingallat und andere Grünteekatechine; Phytohormone aus Soyaprodukten, wie Genistein und Daidzein; Ballaststoffe wie Inulin und Weizenkleie), sowie deren Metabolite (Equol aus Daidzein; Butyrat und Propionat aus Ballaststoffen). Zum anderen werden die Wirkungen der Stoffe auf die Genexpression, insbesondere auf die Expression der Glutathion S-Transferasen im Detail untersucht, da die Induktion dieser toxikologischen Abwehrenzyme einen Beitrag zur Chemoprotektion liefern sollte. Hinzu kommt die Erforschung von Kolonkrebsrisikofaktoren mit neuentwickelten Testsystemen an humanen Kolonzellen. Diese Arbeiten, aus den Bereichen der molekularen Ernährungsforschung / molekularen Toxikologie, sind wichtige Grundlagen und Voraussetzungen für die Untersuchung der Apfelprodukte im Folgeprojekt.

Die Expertise der Arbeitsgruppe Böhmer (http://www2.uni-jena.de/med/zbio) betrifft die Analyse von Signaltransduktionsketten und Mechanismen der Genaktivierung. Im Rahmen der bisherigen Arbeiten im Netzwerk wurden Reportergen-Assays für wesentliche Signaltransduktionsketten und die Isolation von Promoteren zur Charakterisierung transkriptioneller Regulationsmechanismen etabliert. Ein wesentlicher Arbeitsschwerpunkt war die Charakterisierung der Funktion des Kolon-relevanten Tumor-Suppressorproteins DEP-1, einer Protein-Tyrosinphosphatase welche in LT97 Adenom-Zellen durch Apfelinhaltstoffe und deren Darmfermentationsprodukte, und in weiteren Kolonepithelzell-Linien durch das Fermentationsprodukt Butyrat induziert wird.

In den zukünftigen Arbeiten soll für eine beschränkte Zahl von Genen, deren Regulation durch Apfelinhaltsstoffe (bzw. Fermentationsprodukte) durch die bisherigen Expressionsanalysen bereits etabliert wurde, gezielt Untersuchungen zum Mechanismus der Expressionsregulation und zur Eignung als Biomarker durchgeführt werden. Es wurde inzwischen ein Promoter von Dep-1 kloniert der sehr einfache Expressionsexperimente erlaubt, z.B. in weiteren Kolon-Zelllinien. Ein weiteres Gen, dessen Expression durch Apfelinhaltsstoffe erhöht wird, kodiert das Enzym GST-T2, für welches ebenfalls Promoter-Konstrukte verfügbar sind. Mithilfe von Reporter-Assays sollen verschiedene Inhaltsstoffe des Apfelextraktes Substanzen bezüglich ihrer Effekte auf die Expression untersucht werden. Weiterhin sollen Promoter-Elemente, die für die Apfelsaft- und Butyrat-Effekte verantwortlich sind, identifiziert werden.

Außerhalb des Netzwerks hat die Gruppe seit der letzten Antragstellung hautpsächlich Arbeiten zur Regulation von Signaltransduktions-Ketten in Normal-und Tumorzellen durch Protein-Tyrosinphosphatasen und Tyrosinkinase-Inhibitoren durchgeführt.

Die Expertise der Arbeitsgruppe Wölfl (http://ipmb.uni-hd.de/) sind die Entwicklung und Anwendung von Methoden der »Funktionellen Genomanalyse«. Im Fordergrund steht der gezielten Einsatz der Analyse genomweiter Genexpressionsprofile (z.B. Affymetrix GenChip Arrays) und die Nutzung von Proteinarrays für die Erfassung der Aktivierung von Signalproteinen. Dabei werden Änderungen des zellulären Regulationszustands und des zellulären Metabolismus in Antwort auf externe Signale und im Unterschied zwischen »gesunden« und »kranken« Zellen erfasst. Ziel ist es aus den umfassenden Screening-Analysen signifikante Änderungen zu extrahieren und daraus grundlegende zelluläre Mechanismen abzuleiten und Biomarker zu identifizieren. Im bisherigen Abschnitt des Projektes wurden Genexpressionsprofile von humanen Colonepithel-Proben und von Zellkulturmodellen erstellt und ausgewertet. Dabei konnten einige potentielle neue Biomarker identifiziert werden.

In den zukünftigen Arbeiten sollen Vergleiche der zellulären Regulation in verschiedenen Zellsystemen durchgeführt werden. Ein besonderer Schwerpunkt soll dabei auf Untersuchungen von Änderungen in der Aktivierung von Signalwegen durch phosphorylierungs-spezifische Antikörperarrays liegen. In Verbindung mit der Analyse der Genexpressionsprofilen sollen daraus Interaktionen zwischen Signalwegen in Antwort auf die Behandlung mit Apfelinhaltsstoffen (bzw. Fermentationsprodukten) aufgeklärt werden.

Außerhalb des Netzwerks werden in verschiedenen Kooperationen die Methoden der Funktionellen Genomanalyse für die Untersuchung von Krankheitsmodellen und für die Wirkstoffforschung eingesetzt. Weitere Forschungsthemen in der Arbeitsgruppe sind: die Entwicklung von zellulären Biosensoren für die Erfassung toxischer Wirkungen, insbesondere der Genotoxizität, und die Entwicklung von miniaturisierten Systemen für die Bioanalytik.

Laufzeit: 1.7.2005 – 31.6.2009