NG Farahpour
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Computergestützte
Krebsforschung
Forschungsschwerpunkt
Biologische Systeme sind komplex. Diese Komplexität ergibt sich aus dem kollektiven Verhalten vieler interagierender Einheiten und kann auf allen Ebenen der biologischen Welt auftreten, von der molekularen und zellulären Ebene bis hin zur individuellen und Populationsebene. Diese Systeme können gleichzeitig mehrere Aspekte der Komplexität aufweisen, indem sie zum Beispiel dynamisch, nichtlinear, selbstorganisiert und vielschichtig sind. Um komplexe biologische Phänomene wie Krebs zu verstehen, reicht es nicht aus, die einzelnen Einheiten des Systems zu identifizieren und zu charakterisieren, sondern es ist ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen den Einheiten und deren Betrachtung als Gemeinschaft erforderlich. Dieser Ansatz hat sich bei der Erforschung komplexer Phänomene in allen Bereichen der Biologie bewährt, von theoretischen Evolutionsmodellen bis hin zu transnationalen Studien über komplexe Krankheiten wie Krebs oder Diabetes.
In unserer Forschung konzentrieren wir uns auf die Entwicklung von computergestützten Methoden, einschließlich Werkzeugen zur Datenanalyse und statistischen und mathematischen Modellen, um die Dynamik und das Verhalten komplexer biologischer Systeme zu verstehen. Wir haben aktive Forschungsprojekte zur Entwicklung zuverlässiger Werkzeuge, mit denen sich die Interaktionen biologischer Einheiten ableiten lassen, z. B. in mikrobiellen Gemeinschaften, in der Mikroumgebung von Tumoren oder in T-Zell-Rezeptor-Repertoires. Wir verwenden auch verschiedene mathematische Modellierungsansätze, darunter stochastische, auf Individuen basierende Modelle, um die Mechanismen der Entstehung und Aufrechterhaltung von Diversität in biologischen Gemeinschaften zu untersuchen, und ODE-basierte Mehrebenenmodelle für systembiologische Probleme, wie z. B. durch Radiotherapie induzierte Immunreaktionen.
Dr. rer. nat.
Farnoush Farahpour
Nachwuchsgruppenleiterin
(Jun. research group leader)
Aktuelle Projekte:
1. DFG-Graduiertenkolleg GRK 2762: Heterogenität, Plastizität und Dynamik der Reaktionen von Krebszellen, Tumoren und normalem Gewebe auf die Strahlentherapie bei Krebs.
Projekt M2: Strahleninduzierte Immunantworten nach Radionuklidtherapie
Die Radioimmuntherapie (RIT) ist ein innovativer Ansatz für die Krebsbehandlung, der die gezielte Anwendung der Strahlentherapie mit der Präzision der Immuntherapie kombiniert. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Immunreaktionen nach einer RIT mithilfe mechanistischer ODE-basierter Modelle zu modellieren. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, das Design präklinischer Experimente zu optimieren und Biomarker und Reaktionsziele zu identifizieren.
Gefördert durch: DFG – GRK 2762
Doktorandin: Frau Lara Schmalenstroer (M. Sc.)
2. Wechselwirkungen zwischen der Mikroumgebung des Tumors und dem Mikrobiom der LäsionMycosis fungoides (MF), das häufigste kutane T-Zell-Lymphom, ist durch eine maligne T-Zell-Proliferation in einem chronisch entzündlichen Milieu mit variablem Krankheitsverlauf von indolenten bis aggressiven Formen gekennzeichnet. Unsere Hypothese ist, dass die Interaktion zwischen malignen und reaktiven T-Zellen in MF-Läsionen durch das Mikrobiom beeinflusst wird und sich dadurch auf den Krankheitsverlauf auswirkt. Unsere Forschung zielt darauf ab, diese Interaktionen mit dem Mikrobiom zu verknüpfen, um prognostische Marker zu identifizieren und neue Therapien zu entwickeln.
Gefördert durch: DFG
Doktorand: Herr Alireza Dostmohammadi (M. Sc.)
In Kooperation mit der Arbeitsgruppe Translationale Hautkrebsforschung, Prof. Dr. Jürgen Becker
3. Modellierung der systemischen Immunreaktionen nach Strahlentherapie
Es gibt experimentelle Belege für immunologische Wechselwirkungen zwischen der Lunge und dem Darmmikrobiom (Darm-Lungen-Achse), die die Wirtsreaktionen nach einer Strahlentherapie beeinflussen können. In diesem Projekt wird der Einfluss einer Dysbiose des Darmmikrobioms auf die Entzündung und Immunität der Lunge durch die Entwicklung eines quantitativen Systempharmakologie-Modells (QSP) untersucht. Es zielt darauf ab zu verstehen, wie mikrobielle Zytokine und Metaboliten das Lungengewebe beeinflussen, und prädiktive Biomarker und Behandlungsstrategien zu identifizieren.
Gefördert durch: DAAD – Brigitte und Dr. Konstanze Wegener Stiftung – GRK 2762
Doktorand: Herr Ahmed Atta (M. Sc.)
4. Ökoevolutionäre Prozesse, die vielfältigen und heterogenen Systemen zugrunde liegen
Die Quantifizierung der relativen Bedeutung von neutralen Prozessen gegenüber der Selektion bei der Gestaltung biologischer Gemeinschaften ist in der Evolutionsbiologie und Ökologie von entscheidender Bedeutung. Durch die Analyse verschiedener Datensätze haben wir eine Verbindung zwischen der Struktur der Artenvielfalt und den Mustern der Vielfalt aufgezeigt. Unsere computergestützten Modelle legen nahe, dass deterministische Selektionskräfte dafür verantwortlich sein könnten. Ziel dieses Projekts ist es, die Ursache dieses Zusammenhangs und die Bedingungen, unter denen er in einer Population beobachtet werden kann, aufzudecken.
Gefördert durch: DFG
Doktorand: Herr Sina Roshandel (M. Sc.)