Chirurgische Onkologie
Trotz multimodaler Therapieansätze und deren ständiger Weiterentwicklung lassen sich solide Tumore insbesondere nach Metastasierung häufig nicht kurativ behandeln. Insbesondere die große Heterogenität von Tumoren, welches sich unter anderem auf das Tumormikroenvironment und die heterogene Tumorgenomik zurückzuführen lässt, erschwert zielgerichtete Therapien.
Das Tumormikroenvironment besteht aus diversen Zellpopulationen wie den gefäßbildenden Endothelzellen, Immunzellen sowie Stroma bildenden Fibroblasten, welche die Tumorzellen umgeben. Das Tumormikroenvironment spielt nicht nur eine Rolle in der Progression und Therapieresistenz des Primärtumors, sondern vor allem in den Prozessen der Metastasierung. Bei soliden Tumoren des Gastrointestinal Traktes verschlechtert sich die Prognose der Patienten signifikant mit dem Auftreten von Metastasen, welche sich vor allem in Leber und Lunge finden. Metastasen weisen häufig eine veränderte Zusammensetzung und Aktivierung des Tumormikroenvironments und der Genomik auf, welches sich auf deren Resistenzmechanismen auswirken können.
Wissenschaftliche Schwerpunkte
Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Dr. Dr. Thomas Schmidt
Aus chirurgischer Sicht ist es eine Hauptaufgabe translationaler onkologischer Forschung, die Verzahnung von grundlagenwissenschaftlichen Laborprojekten mit klinischen Fragestellungen, um eine optimale chirurgische und interdisziplinäre Behandlung von Patienten zu gewährleisten. In unserer Arbeitsgruppe werden basierend auf Daten der Grundlagenforschung translationale Projekte durchgeführt, um die klinische Relevanz zu überprüfen. Dies wird an Serum- und Gewebedatenbanken von Patienten mit kolorektalen Karzinomen und Karzinomen des oberen GI-Traktes durchgeführt.
Bei Magenkarzinomen konnten wir zeigen, dass im Serum Angiopoietin-2 und VEGF prognostischen Einfluss bei Patienten haben. Innerhalb des Tumors korrelieren die VEGF Konzentrationen mit dem histopathologischen Ansprechen des Tumors auf Chemotherapie. Bei Patienten mit Ösophaguskarzinomen nach neoadjuvanter Behandlung konnten wir zeigen, dass Angiopoietin-2 und Follistatin im Gewebe von Plattenepithelkarzinomen höher als in dem von Adenokarzinomen exprimiert sind. Hier korrelieren hohe Level von HGF und Follistatin mit einer schlechten Prognose. Zusätzlich wurden bei diesen Patienten verschiedene Zytokine im Tumorgewebe identifiziert die mit der Prognose korrelierten. Im Rahmen der translationalen Forschung wurden mehrere nationale Kollaborationen etabliert. In einem multizentrischem BMBF geförderten Projekt wurde ein Genexpressions-Prognosescore an 626 Patienten mit Magenkarzinomen etabliert und an 760 Patienten der Einfluss von molekularen Subtypen auf das Ansprechen auf neoadjuvante Chemotherapie untersucht. Zusätzlich wurde die Rolle der chromosomalen Instabilität und Mikrosatelliteninstabilität bei neoadjuvanter Behandlung geklärt. In einer weiteren Kollaboration wurden genetische Grundlagen des Ösophaguskarzinoms bearbeitet.
Zusätzlich führen wir in unserer Arbeitsgruppe kontinuierlich Meta-Analysen durch, um mögliche Grundlagen für weiterführende klinische und translationale Studien zu generieren,,. Zum Bespiel wurde zusammen mit unseren zu diesem Thema veröffentlichten Daten eine Meta-Analyse zu der optimalen chirurgischen Therapie von AEG II Ösophaguskarzinomen durchgeführt,10. Dieses Thema wird nun in einer multizentrischen Studie, dem CARDIA-Trial an der Universität Köln untersucht.
Unsere Arbeitsgruppe konnte in diesem Rahmen die klinische Relevanz von krankheitsassoziierten SNPs in gastroösophagealen Karzinomen aufklären11.
Unsere Arbeitsgruppe bearbeitet kontinuierlich weitere Projekte, insbesondere auch in Kollaboration mit Prof. Alexander Quaas aus dem Institut für Allgemeine Pathologie und Pathologische Anatomie.
Publikationen
Blank S et al. J Surg Res 2015 Apr;194(2):420-9
2 Dreikhausen L et al. BMC Cancer 2015 Mar 13;15:121
3 Blank S et al. Oncotarget 2017 Jul 18;8(29):47518-47532
4 Bauer et al. Ann Oncol. 2018 29(1):127-132 / Kohlruss et al. J Pathol Clin Res. 2019 5(4):227-239
5 Kohlruss et al; Br J Cancer 2021; 125(12):1621-1631 / Kohlruss et al. Cancers 2021; 13(5):1048
6 Nienhüser H et al. Dis Esophagus 2022
7 Müller-Stich BP et al. Br J Surg 2021; 108(9):1026-1033
8 Schiefer S et al. Diagnostics (Basel) 2022;12(3):593
9 Heger P et al. Langenbecks Arch Surg. 2019 Feb;404(1):103-113
10 Blank S*, Schmidt T* et al. Gastric Cancer. 2018 Mar;21(2):303-314 *equal contribution
1Jung JO et al. Ann Surg Oncol 2021
Das Team
Mitarbeitende
Dr. Naita M. Wirsik
Dr. Karl Knipper
Dr. Jin-on Jung
Doktorandinnen und Doktoranden
Yussra Hussein
Thaddäus Krey
Neben prospektiven Studien ist zusätzlich die retrospektive Analyse von prospektiv geführten Datenbanken von klinischer Relevanz.
Um eine qualitativ hochwertige Struktur in diesem Bereich zu schaffen, ist ein professionelles Datenbankmanagement wichtig, das automatisiert die klinischen Daten aus dem Krankenhausinformationssystem integriert, um Therapien prospektiv zu erfassen und ein lückenloses Follow-up zu ermöglichen.
Im Rahmen der klinischen Forschung wurden die Datenbanken zu einzelnen chirurgischen Verfahren wie Ösophagektomie und Gastrektomie der Abteilung fusioniert und Datenbanken zur Therapie von Pankreaskarzinomen etabliert.
Aus der Datenbankfusion konnte beispielweise eine neue Aufarbeitung der retrospektiven Daten zu Adenokarzinome des gastroösophagealen Übergangs, Siewert Typ 2 erfolgen, da diese Tumore mittels Ösophagektomie sowie transhiataler Gastrektomie reseziert werden können. Dies ist ein Thema mit dem sich die Arbeitsgruppe seit langem beschäftigt1,2,3.Zusätzlich beschäftigt sich die Arbeitsgruppe generell mit Tumoren des oberen Gastrointestinaltraktes4,5,6 und der Behandlung von Lebermetastsen7,8.
Unser langfristiges Ziel ist einen Schwerpunkt Personalized Surgical Oncology zu etablieren.
Ziel ist die Personalisierung von Therapieentscheidungen mit der Hilfe von künstlicher Intelligenz. Dabei transformieren neuronale Netze digitale Patientendaten zu individuellen Biomarkern. Aktuell nutzen wir „machine learning“ Algorithmen mit klinischen Patientendaten9 und neuronale Netzwerke an pathologischen Bilddaten um individuelle Prognosen für Patient:innen zu ermitteln oder das perioperative Outcome vorherzusagen0. Nächste Schritte zielen auf die Integration von radiologischen Bilddaten (CT) und genomische Daten (Sequenzierungen, Mutationsanalysen). Die verschiedenen Datenmodalitäten werden schrittweise kombiniert, um immer komplexere neuronale Netze zu entwickeln, die Vorhersagen für die Personalisierung der Chirurgie vornehmen.
Es ist essenziell, spezifische chirurgisch (onkologische) Fragestellungen auf diesem Gebiet zu entwickeln. Beispielhaft ist es von hohem Interesse für Patientinnen und Patienten molekulare und klinische Signaturen zu identifizieren, die ein Ansprechen auf eine neoadjuvante Therapie bei Karzinomen vorhersagen. Dies würde Therapiestrategien bei Karzinomen des oberen GI-Traktes und auch von Lebertumoren und Pankreaskarzinomen maßgeblich beeinflussen.
AG Computational Surgical Oncology
Publikationen
0Wirsik NM, Schmidt T, Nienhüser H, et al. Impact of the Surgical Approach for Neoadjuvantly Treated Gastro-Esophageal Junction type II Tumors- a Multi-National, High-Volume Center Retrospective Cohort Analysis [published online ahead of print, 2023 Jul 31]. Ann Surg. 2023;10.1097/SLA.0000000000006011.
1Heger P et al. Langenbecks Arch Surg. 2019 Feb;404(1):103-113
2Blank S*, Schmidt T* et al. Gastric Cancer. 2018 Mar;21(2):303-314 *equal contribution
3Jung JO, Nienhüser H, Schleussner N, Schmidt T. Oligometastatic Gastroesophageal Adenocarcinoma: Molecular Pathophysiology and Current Therapeutic Approach. Int J Mol Sci. 2020;21(3):951.
4Jung JO, de Groot EM, Kingma BF, et al. Hybrid laparoscopic versus fully robot-assisted minimally invasive esophagectomy: an international propensity-score matched analysis of perioperative outcome. Surg Endosc. 2023;37(6):4466-4477. doi:10.1007/s00464-023-09911-0
5Heger U, Sisic L, Nienhüser H, et al. Neoadjuvant Therapy Improves Outcomes in Locally Advanced Signet-Ring-Cell Containing Esophagogastric Adenocarcinomas. Ann Surg Oncol. 2018;25(8):2418-2427.
6Strowitzki MJ, Schmidt T, Keppler U, et al. Influence of neoadjuvant chemotherapy on resection of primary colorectal liver metastases: A propensity score analysis. J Surg Oncol. 2017;116(2):149-158.
7Schmidt T, Strowitzki MJ, Reissfelder C, et al. Influence of age on resection of colorectal liver metastases. J Surg Oncol. 2015;111(6):729-739.
8Jung JO, Wirsik NM, Nienhüser H, et al. Clinical Relevance of Gastroesophageal Cancer Associated SNPs for Oncologic Outcome After Curative Surgery. Ann Surg Oncol. 2022;29(2):1453-1462.
9 Jung JO, Pisula JI, Bozek K, et al. Prediction of postoperative complications after oesophagectomy using machine-learning methods. Br J Surg. 2023;110(10):1361-1366. doi:10.1093/bjs/znad181
Das Team
Mitarbeitende
Dr. Naita M. Wirsik
Dr. Karl Knipper
Dr. Jin-on Jung
Doktorandinnen und Doktoranden
Philipp Loskamp
Nele Pajunk
Annika Sieben
Datenbank für Tumore des oberen Gastronintestinaltraktes Uniklinik Köln
Organisatorische Leitung
Dr. Naita M. Wirsik
Dr. Leandra Lukomsi
Studentische Hilfskräfte
Emily Haak
Marie Ley
Julia Hennig
