Das GlyCan-Projekt wurde durch die Pathologie Hamburg-West zusammen mit Prof. Wagener und Dr. Nollau vom Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf initiiert.
Das Acronym „GlyCan“ vereint die beiden Schlüsselbegriffe dieses Projekts, „Glycans“ und „Cancer.“
Ziel dieses Projektes ist es, die Zusammensetzung der Zuckerverbindungen (Glykane) auf der Oberfläche von Tumorzellen genau zu untersuchen und Muster zu finden, die spezifisch nur auf bestimmten Tumoren gefunden werden. Am Projektende soll ein Testkit entwickelt werden mit dem es möglich sein wird, einen Tumor anhand seines spezifischen Glykanmusters genau zu identifizieren.
Das körpereigene Immunsystem besitzt so genannte pattern recognition receptors (PRRs), mit deren Hilfe fremde Strukturen wie Pathogene oder Tumore an der Struktur und Zusammensetzung der Moleküle auf der Zelloberfläche erkannt werden. Diese Zielstrukturen der PRRs werden als danger associated molecular patterns (DAMPs) bezeichnet. Eine wichtige Gruppe der PRRs sind die Glykorezeptoren. Sie besitzen eine oder mehrere C-Typ-Lektin Domänen, ein Erkennungsmotiv, welches sehr spezifisch Glykanstrukturen erkennt und bindet.
Im Projekt werden mehrere Glykorezeptoren rekombinant hergestellt und als Sonden für die Erkennung der Zuckerstrukturen eingesetzt. Für dieses innovative Verfahren wurde die Bezeichnung „Proteindomänen-Histochemie (PDH)“ gewählt. In der pathologischen Routinediagnostik ist es üblich mit Formalin-fixiertem und in Paraffin-eingebettetem (FFPE) Gewebe zu arbeiten. Dieses Gewebe wird auch im Projekt verwendet, um eine anschließende direkte Übertragung vom Projekt zur Routinediagnostik zu ermöglichen.
Da es von besonderer Bedeutung für die Entwicklung einer prädiktiven Aussage ist, dass der Test sowohl hoch spezifisch und hoch sensitiv ist, ist es nötig eine Validierung an einem größtmöglichen Kollektiv vorzunehmen. Aus diesem Grund werden im Projekt 4000 sehr gut charakterisierte und sorgfältig ausgewählte Fälle verschiedener Mammakarzinome eingesetzt, dies ist eine ungewöhnlich große Fallzahl. Um die Analyse all dieser Fälle zu ermöglichen wird im Projekt die tissue microarray (TMA) Technik eingesetzt. Hierbei wird aus jedem Paraffinblock ein geeigneter Bereich von ca. 1mm Durchmesser identifiziert und herausgestanzt. 100 dieser Stanzen werden dann dicht nebeneinander in einen neuen, ca. 1x1cm großen Paraffinblock eingesetzt, so dass auf dieser kleinen Fläche 100 verschiedene Tumoren gleichzeitig untersucht werden können. Hierzu werden vom TMA wenige µm dünne Schnitte angefertigt und mit Hilfe der Glykorezeptoren hinsichtlich der Expression von DAMPs untersucht und mit der Histopathologie und klinischen Patientendaten korreliert.
Auf Basis dieser Untersuchungen ist die Herstellung der PDH-Kits geplant, die für die im Projektverlauf untersuchten und weitere Tumorentitäten in der Routinediagnostik einsatzfähig sind. Somit soll in diesem Projekt eine völlig neue hochspezifische Analytik für die Routinediagnostik entwickelt und implementiert werden.
Das Verbundprojekt PaTePo wurde gemeinsam mit der TILL I.D. GmbH und der Ludwig-Maximilians-Universität in München initiiert.
Das Akronym PaTePo setzt sich aus den Wörtern Pathologie und Teleportation zusammen und steht für das Vorhabenziel, durch innovative Technologie und ein entsprechendes Training vor Ort eine ortsaufgelöste Beurteilung von im Rahmen von Schnellschnitten entnommenen Gewebeproben durch einen Facharzt für Pathologie zu ermöglichen.
Vor dem Hintergrund überproportional ansteigender Häufigkeit maligner Tumoren mit zunehmendem Alter fürchten Deutschlands Krebsmediziner mit dem demographischen Wandel eine Überlastung der Versorgungsstrukturen. Das bedeutet nicht nur einen wachsenden Ärztebedarf im Bereich Hämatologie und Onkologie, sondern auch einen Mehrbedarf an Pathologen. PaTePo setzt hier an und begegnet dem Problem von bundesweit ca. 1.200 Pathologen an etwa 400 Standorten gegenüber 1.500 Krankenhäusern, an denen Tumoroperationen vorgenommen werden, mit einem Konzept zur ortsaufgelösten Diagnostik.
Das von der Pathologie Hamburg-West geleitete Teilvorhaben „Feinschnittdiagnostik im OP“ zielt speziell darauf ab, die Schnellschnittdiagnostik durch eine intraoperative mikroskopische feingewebliche Untersuchung bereits im Operationssaal zu verbessern. Konkret werden dem (nicht vor Ort zur Verfügung stehenden) Pathologen bereits während der OP digitale Bilder von fraglichen Gewebeproben als Entscheidungsgrundlage zugänglich gemacht.
Um die Bildgewinnung und -begutachtung voneinander entkoppeln zu können, muss zunächst das Klinikpersonal im OP auf die intraoperative Aufbereitung von Probenmaterial im Hinblick auf eine sich anschließende Mikroskopie trainiert werden um ausreichend gute, bewertbare Schnitte anfertigen zu können. Denn aktuell reicht die Bildqualität von Schnellschnitten nicht für Telepathologie auf einem Niveau aus, das sich mit dem bisherigen 'Goldstandard' (paraffin-eingebettetes Gewebe) messen kann.
Die Pathologie Hamburg-West initiierte das ExprImage-Projekt zusammen mit den Partnern Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Universität Jena, Universität Leipzig, Fraunhofer Institut für angewandte Informationstechnik FIT, Zeiss, Qiagen und Witec GmbH.
Das Kunstwort „ExprImage“ vereint die beiden Schlüsselbegriffe des Verbundprojekts, „Expression“ und „Image.“
Ziel ist die Generierung einer Hybridsignatur unter Berücksichtigung von Morphologie und molekularen/proteomischen Biomarkern bzw. die Entwicklung einer multidimensionalen Tumorpathologie durch eine integrierte Auswertung von histologischen Bilddaten, molekularbiologischen Expressionsdaten sowie weiterer klinischer Parameter, die eine verbesserte Einschätzung von individueller Prognose und optimaler Therapieoption ermöglicht.
Die klassische Histopathologie durch eine Stratifizierung mittels Typing - Grading - Staging stellt noch immer den Goldstandard in der Tumordiagnostik dar. Verbleibende Unsicherheiten bei der Einschätzung des individuellen Risikos und der optimalen Therapie können mit neuen molekularbiologischen Technologien (z.B. Expressionsanalyse über DNA-Chips) nicht völlig ausgeräumt werden, liefern lediglich ergänzende bzw. absichernde Informationen.
ExprImage strebt gerade für besonders patientenrelevante Fragestellungen einen Fortschritt an und setzt auf einen integrativen Ansatz, bei dem Daten aus den Bereichen a) Morphologie (digitalisierte Bilder von Spezialfärbungen), b) Molekularbiologie (Genexpressionsdaten) sowie c) neue optische Verfahren und Biophysik (Veränderungen des Zytoskeletts) kombiniert werden. Klinische Verlaufsdaten bzw. epidemiologische Erkenntnisse werden hauptsächlich über eine direkte Kontaktaufnahme mit den PatientInnen generiert. Diese werden darum gebeten, einen Fragebogen auszufüllen sowie eine Einverständniserklärung zur weiteren Untersuchung ihres in der Pathologie Hamburg-West asservierten Gewebes zu unterschreiben. Im Anschluss werden dann im Labor weiterführende Untersuchungen an dem Material, zu dem das Einverständnis vorliegt, durchgeführt.
ExprImage wird auch nach dem Ende der Förderung durch das BMBF als „Ongoing Project“ fortgesetzt. Das zugrunde liegende Konzept ist auf andere Organsysteme und Tumorentitäten leicht übertragbar und bietet dadurch weitere medizinische und wirtschaftliche Möglichkeiten.
Kooperationsprojekt "Die Makroskopie des Mammakarzinoms im Kontext der Histologie" von der Pathologie Hamburg-West und Fraunhofer MEVIS (Patricia Galuschka)