© Fraunhofer ITMP | Klaus Scholich

Cross-funktionales Imaging

Der Innovationsbereich Cross-funktionales Imaging bündelt mehrere Imaging Technologien zur Forschung und Diagnostik, die in präklinischen und klinischen Bereichen eingesetzt werden. Diese umfassen neben klassischen histologischen und immunhistologischen Methoden, auch modernste Imaging Technologien wie das nicht-invasive in vivo Fluoreszenz- und Lumineszenz-Imaging im Tiermodell, dem High-Content Imaging mittels ImageXpress, sowie der strahlungsfreien Untersuchung von Mikrozirkulationsstörungen der Hände (Xiralite-Plattform) zur im klinischen Bereich.

Kerntechnologie ist die »SMILE« (Sequentielle Multiple Immunhistochemie zur Lokalisations- und Expressionsanalyse) Technologie für das multiple sequentielle Immunhistologische Imaging für die Visualisierung von bis zu 100 Proteinen im gleichen histologischen Präparat, die für präklinische und klinische Proben zum Einsatz kommt. Durch innovative bioinformatische Analysen können zelluläre Nachbarschaften und Mikroumgebungen in den Präparaten quantitativ beschrieben werden. Dies ermöglicht u.a. eine hochsensible Analyse der Wirkungen von Wirkstoffen auf Immunantworten. Durch den Einsatz der großen Anzahl von Antikörpern wird der Informationsgewinn aus Gewebeproben optimiert und gleichzeitig die Menge an benötigtem Probenmaterial stark reduziert. Dies ist insbesondere bei Patienten- aber auch bei Tierproben relevant. Bei Patientenproben ergibt sich zudem die Möglichkeit schneller und preiswerter Diagnostik, sowie individualisierter Therapieempfehlungen.

 

Kernkompetenzen:

  • SMILE System zur multiplen sequentiellen Immunhistochemie
  • IVIS Spektrum zum in vivo Fluoreszenz- und Lumineszenz-Imaging
  • High-Content Imaging mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie (z. B. ImageXpress)
  • Single cell Calcium Imaging
  • Xiralite-Diagnostik zur strahlungsfreien Untersuchung von Mikrozirkulationsstörungen der Hände im klinischen Bereich

Aufklärung von Patho- und Wirkmechanismen

Durch die bioinformatische quantitative Analyse der zellulären Mikroumgebungen durch die SMILE Technologie, können über den Nachweis von Nachbarschaften von Immunzellpopulationen funktionelle Interaktionen vorhergesagt werden. Daneben erlauben Veränderungen in diesen zellulären Netzwerken Rückschlüsse auf die Wirkmechanismen und zellulären Targets von Medikamenten zu ziehen.

Pathomechanismen chronisch entzündlicher Hauterkrankungen

Biopsien von Patienten mit klinisch gesicherter Hidradenitis suppurativa (Akne inversa), Psoriasis vulgaris (Schuppenflechte) und atopischer Dermatitis (Neurodermatitis) werden mit Hautproben gesunder Probanden im SMILE System verglichen. Dabei werden ca. 50 Antikörper pro Lauf eingesetzt, die die Differenzierung verschiedener Immunzellen und nicht-Immunzellen erlauben. Zusätzlich werden Marker eingesetzt, die den Aktivierungszustand sowie die Phänotypen (pro- vs. anti-inflammatorisch) charakterisieren. Die bioinformatische Auswertung zielt auf die Beschreibung der jeweiligen charakteristischen zellulären Nachbarschaften, die eine Identifizierung von Schlüsselvorgängen und Zielzellen ermöglichen soll.

Früherkennung von Psoriasis Arthritis

Das Projekt zielt darauf ab Biomarker zur Frühdiagnose der Psoriasis Arthritis in Biopsien von Patienten mit Plaque Psoriasis zu identifizieren. Es werden im SMILE System ca. 50 Antikörper eingesetzt, die eine Differenzierung von Immunzellen und nicht-Immunzellen sowie die Phänotypisierung der Zellen erlauben. Zunächst werden Biopsien von Patienten mit Plaque Psoriasis und Psoriasis Arthritis miteinander verglichen. Die so identifizierten zellulären Nachbarschaften werden anschließend bei Biopsien von Patienten mit beginnender Psoriasis Arthritis getestet und im weiteren Krankheitsverlauf verfolgt.

Pathogenese und Therapie chronischer Polyneuropathien

Etwa fünf Millionen Menschen in Deutschland leiden an neuropathischen Schmerzen, die durch Schädigungen von Nerven des peripheren oder zentralen Nervensystems entstehen. Diese Schmerzformen sind sehr heterogen und zur Zeit nur sehr schwer zu behandeln, da verfügbare Medikamente entweder nicht wirken oder gravierende Nebenwirkungen haben. Daher wird mittels SMILE Technologie an der Identifizierung der Pathomechanismen, Validierung neuer Targets sowie den Wirkmechanismen innovativer Wirkstoffe in präklinischen in vivo Modellen der Chemotherapie-, Tumor-, Trauma- und Diabetes-induzierten schmerzhaften Neuropathien gearbeitet. Hier stehen insbesondere die Analyse endogener Signalmoleküle und deren Rolle bei der Entwicklung akuter und chronischer Neuropathien im Fokus. 

Rimola V, Hahnefeld L, Zhao J, Jiang C, Angioni C, Schreiber Y, Osthues T, Pierre S, Geisslinger G, Ji RR, Scholich K, Sisignano M.
Lysophospholipids contribute to oxaliplatin-induced acute peripheral pain.
J Neurosci. 2020 Nov 4:JN-RM-1223-20
doi: 10.1523/JNEUROSCI.1223-20.2020

 

Cohnen J, Kornstädt L, Hahnefeld L, Ferreiros N, Pierre S, Koehl U, Deller T, Geisslinger G, Scholich K.
Tumors Provoke Inflammation and Perineural Microlesions at Adjacent Peripheral Nerves.
Cells. 2020 Jan 29;9(2):320
doi: 10.3390/cells9020320

 

Kern K, Schäfer SMG, Cohnen J, Pierre S, Osthues T, Tarighi N, Hohmann S, Ferreiros N, Brüne B, Weigert A, Geisslinger G, Sisignano M, Scholich K.
The G2A Receptor Controls Polarization of Macrophage by Determining Their Localization Within the Inflamed Tissue.
Front Immunol. 2018 Oct 1;9:2261
doi: 10.3389/fimmu.2018.02261

 

Treutlein EM, Kern K, Weigert A, Tarighi N, Schuh CD, Nüsing RM, Schreiber Y, Ferreirós N, Brüne B, Geisslinger G, Pierre S, Scholich K.
The prostaglandin E2 receptor EP3 controls CC-chemokine ligand 2-mediated neuropathic pain induced by mechanical nerve damage.
J Biol Chem. 2018 Jun 22;293(25):9685-9695
doi: 10.1074/jbc.RA118.002492

 

Pierre S, Linke B, Suo J, Tarighi N, Del Turco D, Thomas D, Ferreiros N, Stegner D, Frölich S, Sisignano M, Meyer Dos Santos S, deBruin N, Nüsing RM, Deller T, Nieswandt B, Geisslinger G, Scholich K.
GPVI and Thromboxane Receptor on Platelets Promote Proinflammatory Macrophage Phenotypes during Cutaneous Inflammation.
J Invest Dermatol. 2017 Mar;137(3):686-695
doi: 10.1016/j.jid.2016.09.036

 

Sisignano M, Angioni C, Park CK, Meyer Dos Santos S, Jordan H, Kuzikov M, Liu D, Zinn S, Hohman SW, Schreiber Y, Zimmer B, Schmidt M, Lu R, Suo J, Zhang DD, Schäfer SM, Hofmann M, Yekkirala AS, de Bruin N, Parnham MJ, Woolf CJ, Ji RR, Scholich K, Geisslinger G.
Targeting CYP2J to reduce paclitaxel-induced peripheral neuropathic pain.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov 1;113(44):12544-12549
doi: 10.1073/pnas.1613246113