Wissenschaft/Forschung

Die experimentellen Labore der Klinik für Dermatologie befassen sich primär mit der Diagnose und Therapie von Hauttumoren und übertragen ihre Forschungsergebnisse direkt in die Klinik. Schwerpunkt ist das maligne Melanom (der schwarze Hautkrebs), ein bösartiger Tumor, der von Pigmentzellen der Haut ausgeht. Die Wissenschaftler der Abteilung befassen sich mit translationalen Fragestellungen zu verschiedenen Aspekten der Dermatoonkologie, insbesondere der Tumorimmunologie und der Blut- und Lymphgefäßversorgung (Vaskuläre Onkologie). Im Rahmen der Molekularen Diagnostik wird für jeden Tumor ein Mutationsprofil erstellt. Da das genetische Profil eines Tumors mit der Therapieeffizienz assoziiert ist, kann auf diese Weise eine für jeden Patienten optimierte Behandlung angeboten werden. Die im Labor etablierte umfangreiche Biomaterialbank ermöglicht es außerdem, Faktoren zu identifizieren, welche die Prognose und den Krankheitsverlauf beeinflussen. 

Arbeitsgruppe “Molekulare Tumorimmunologie“

Das Immunsystem ist in der Lage, zwischen malignen und normalen Zellen zu unterscheiden: Cytotoxische Effektorzellen des angeborenen und des adaptiven Immunsystems (z.B. NK Zellen, CD8+ T Zellen) können autologe Tumorzellen eliminieren, während sie gesunde Zellen ignorieren. Basierend auf dieser Kenntnis verfolgen Wissenschaftler und Mediziner verschiedene immuntherapeutische Strategien, um in Patienten die Effektoren gegen den Tumor zu aktivieren. Da Tumorzellen aber genetisch instabil sind, können Varianten auswachsen, die sich der Immunerkennung durch verschiedene Mechanismen entziehen (“Immune Escape“). Wir untersuchen die molekularen Grundlagen des “Immune Escape“, die humane Melanomzellen gegen eine NK und T Zellattacke schützen. Erst die Kenntnis dieser Mechanismen schafft die Voraussetzungen für eine Optimierung der immuntherapeutischen Behandlung von Tumorpatienten. Weitere Informationen sind nur in englischer Sprache erhältlich.

Porträt einer Frau mit schulterlangem braunen Haar, hellem Teint und freundlichem Gesichtsausdruck vor unscharfem, lichtdurchflutetem Hintergrund.

Prof. Dr. rer. nat.
Annette Paschen

Group Leader

Background

Treatment of advanced metastatic melanoma has for decades been a story of limited clinical success. This dramatically changed with the recent clinical implementation of two types of therapies: immunotherapy based on immunomodulating antibodies, termed immune checkpoint blocking therapy (ICBT), and targeted therapies employing inhibitors of the oncogenic MAPK signaling pathway. Those treatments can induce remarkable clinical responses in a subgroup of patients, but still the majority of patients is resistant to therapy or develops resistance after initial therapy response. There is accumulating evidence for a fundamental role of adaptive and innate cytotoxic lymphocytes, tumor antigen-specific T cells and natural killer (NK) cells, respectively, in tumor cell elimination not only in the course of immunotherapy but also targeted therapy. Both, adaptive and innate lymphocytes can recognize melanoma cells as “abnormal self” but by different mechanisms. Within the research group “Molecular Tumor Immunology” we study the interaction of melanoma cells with tumor antigen-specific CD4+ / CD8+ T cells and NK cells. In particular we focus on resistance mechanisms allowing tumor cells to escape either from recognition or killing by T cells and NK cells (immune escape). Several studies, including our own, suggest that melanoma immune escape sets a barrier to successful ICBT and targeted therapy indicating the need to unravel the underlying molecular resistance mechanisms for improvement of treatment regimens. 

T cell recognition of melanoma cells: Cytotoxic CD8+ T cells respond to the aberrant repertoire of antigen peptides presented by HLA class I molecules on melanoma cells. Those peptides originate from the degradation of endogenous tumor proteins. The protein repertoire of tumor cells is quantitatively and qualitatively different from that of normal cells. The distinct pool of presented tumor antigen peptides allows T cells to distinguish tumor cells from normal cells. Upon binding with their T cell receptors to specific HLA class I-antigen peptide complexes, CD8+ T cells become activated and initiate tumor cell killing, e.g. by release of cytolytic granules. Additionally, the T cell-secreted cytokines IFNg and TNFa contribute to the efficacy of anti-tumor responses by inducing cell cycle arrest and apoptosis of surrounding cells. There is growing interest also in the anti-tumor activity of CD4+ T cells, recognizing tumor antigens presented by HLA class II surface molecules. Subpopulations of melanoma cells show constitutive HLA class II expression, thereby becoming direct targets of tumor antigen-specific CD4+ T cells.

NK cell recognition of melanoma cells: Activity of NK cells against tumor cells is tightly regulated by a balance of inhibitory and activating signals. Binding to HLA class I surface molecules dampens NK cells activity. Thus NK cells become activated by melanoma cells with aberrant HLA class I expression. However, loss of inhibitory signals is not sufficient to trigger NK cell activity. Additionally, target cells must express activating surface ligands of stimulatory NK receptors like NKG2D or DNAM-1.

Overall aim – Unravel T cell and NK cell resistance of melanoma cells

Melanoma cells are genetically unstable und appear in different cell phenotypes (plasticity). This leads to a high degree of genetic and epigenetic tumor cell heterogeneity within and between distinct patient metastases. In this regard, immune cell activity generates a selective pressure favoring the outgrowth of tumor variants that escape from recognition or killing by T cells and NK cells (immune escape). We aim to understand immune escape mechanisms by addressing the following major topics:

  •  Escape of melanoma cells from CD4+ and CD8+ T cell recognition by HLA alterations
  • Melanoma resistance to interferons
  • Oncogenic signaling and its impact of melanoma cells resistance towards NK and T cells  

Group Leader

Porträt einer Frau mit schulterlangem braunen Haar, hellem Teint und freundlichem Gesichtsausdruck vor unscharfem, lichtdurchflutetem Hintergrund.

Prof. Dr. rer. nat.
Annette Paschen

Group Leader

Lab manager

Porträtaufnahme einer blonden Frau mit kurzem Haar und heller Haut, die freundlich in die Kamera lächelt. Sie trägt eine graue Jacke und eine dezente Halskette. Im Hintergrund ist eine moderne, helle Innenraumkulisse zu erkennen, die auf eine Klinik oder ein Büro hinweist.

Antje Sucker

Senior Technichian

Postdoctoral Scientists

Dr. rer. nat. Fang Zhao, Laborwissenschaftlerin in weißem Kittel mit Brille, die lächelnd und mit verschränkten Armen in einem hellen Labor steht.

Dr. rer. nat.
Fang Zhao

Postdoc

Portrait von Dr. net. nat. Philine Steinbach, einer jungen Ärztin im weißen Kittel mit Brille

Dr. rer. nat.
Philine Steinbach

Postdoc

Dr. med.
Johanna Seier

Assistenzärztin

Technical Assistants

Mitarbeiter der Klinik für Dermatologie am Universitätsklinikum Essen in weißem Kittel mit Brille, im Klinikflur stehend, freundlicher und professioneller Ausdruck

Simon Kai Brille

Lab Technician

Nahaufnahme einer jungen Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit glattem, mittellangem Haar im weißen Kittel, aufgenommen im medizinischen Labor mit Reagenzien im Hintergrund

Julia Kretz

Lab Technician

Lächelnde Mitarbeiterin der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen in weißem Kittel mit langen blonden Haaren, stehend im Klinikgebäude mit natürlichem Licht

Elisa Krosta

Lab Technician

Porträt einer Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit zurückgebundenem Haar, weißem Kittel und freundlichem Blick, im Hintergrund Laborregale mit Chemikalien

Sabrina Kwapik

Lab Technician

Porträt einer freundlich lächelnden Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit hellem, seitlich gebundenem Haar im weißen Kittel, aufgenommen im Labor

Marion Laudage

Lab Technician

Porträt einer Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit Brille, weißem Kittel und rosa Oberteil, stehend im Labor vor Regalen mit Chemikalien

Eileen Majewski

Lab Technician

Porträt einer Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit langen braunen Haaren und weißem Kittel, aufgenommen in einem Labor mit Analysegeräten und Chemikalien im Hintergrund

Inga Möller

Lab Technician

Porträt einer erfahrenen Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit grauem Haar und Brille im weißen Kittel, aufgenommen im Laborbereich mit Chemikalien im Hintergrund

Birgit Real

Lab Technician

Porträt einer asiatischen Ärztin der Klinik für Dermatologie am Universitätsklinikum Essen vor hellblauem Hintergrund, freundlicher Gesichtsausdruck, professionelle Kleidung

Mingxia Song

Lab Technician

Porträt einer Mitarbeitenden der Hautklinik am Universitätsklinikum Essen mit langen blonden Haaren im weißen Kittel, freundlich und offen lächelnd im Klinikbereich

Nadine Stadtler

Lab Technician

Students

Alicia Brüggemann im weißen Laborkittel mit langen rotbraunen Haaren steht lächelnd in einem Labor mit Regalen voller Chemikalien im Hintergrund.

Alicia Brüggemann

PhD Student

Porträt von Fatemeh Ghorbani, einer Labor-Mitarbeiterin der Universitätsmedizin Essen in einer wissenschaftlichen Arbeitsumgebung mit Reagenzien und Labormaterial

Fatemeh Ghorbani

Phd student

Simone Stupia, männlicher Laborarzt mit Brille im weißen Kittel steht selbstbewusst in einem modernen Labor mit Regalen voller Chemikalien im Hintergrund

Simone Stupia

PhD Student