Forschung

  • „Entwicklung eines hochsensitiven Nachweises für transgene DNA / Gendoping“ – Drittmittelprojekt, finanziert durch die Welt Anti-Doping Agentur (WADA) (04/2008 – 04/2012) / Prof. Dr. Dr. Perikles Simon, Dr. Suzan Tug, Dr. Dirk Moser – Kooperation: Dr. Thomas Beiter, Annunziata Fragasso (Abt. Sportmedizin, Universitätsklinikum Tübingen). 
  • „Exploring the potentials of Transcriptomic and novel micro RNA screening approaches for the indirect detection of gene doping with IGF1 and HIF1” – Drittmittelprojekt, finanziert durch die Welt Anti-Doping Agentur (WADA) (03/2011 – 02/2012) / Prof. Dr. Dr. Perikles Simon, Dr. Suzan Tug, Dr. Dirk Moser – Kooperation: Prof. Dr. Dr. Mauro Giacca (International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology Triest), Prof. Dr. Andreas M. Nieß (Abt. Sportmedizin, Universitätsklinikum Tübingen).
  • „Cognitive Enhancement und Sport“ – Überprüfung der kognitiven Leistungsfähigkeit durch den Einfluss von Sport. Drittmittelprojekt, finanziert durch die Initiative Pro – Geistes- und Sozialwissenschaften (4/2010 – 3/2012) / Prof. Dr. Dr. Perikles Simon, Dipl.-Sportwiss. Pavel Dietz - Kooperation: Prof. Dr. Klaus Lieb (Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Universitätsmedizin Mainz), Prof. Dr. Thomas Metzinger (Philosophisches Seminar Mainz).
  • „Die Kinder-Fitnessolympiade“ – Ein präventives Gesundheitsprojekt zur Überprüfung der sportmotorischen Leistungsfähigkeit im Rahmen der Mainzer Kindergesundheitsstudie. Drittmittelprojekt, Förderung durch das „Aktionsprogramm Kinderfreundliches Rheinland-Pfalz“ des MBWJK Rheinland-Pfalz (5/2010 – 5/2011) / Prof. Dr. Dr. Perikles Simon, Dipl.-Sportwiss. Sascha Hoffmann, Dipl.-Sportwiss. Conny Brendel.
  • „Epidemiologie von Übergewicht und Adipositas bei Kindern im Vorschulalter und assoziierte Faktoren“ – Drittmittelprojekt, finanziert durch die inneruniversitäre Forschungsförderung (05/2009 – 04/2012) / Prof. Dr. Dr. Perikles Simon, Dipl.-Sportwiss. Sascha Hoffmann, Dipl.-Sportwiss. Conny Brendel. Kooperation: Landeshauptstadt Mainz, Dezernat für Soziales, Kinder, Jugend, Schule und Gesundheit, Abt. Kindertagesstätten; Adipositas-Netzwerk RLP e.V.
  • „Körperliche Beeinträchtigungen bei Computerspielsucht“ – Evaluation körperlicher Beeinträchtigungen durch exzessive Computernutzung (2010-2012) / Prof. Dr. Dr. Perikles Simon, Dipl.-Sportwiss. Conny Brendel – Kooperation: Prof. Dr. Manfred E. Beutel, Dipl.-Psych. Klaus Wölfling (Klinik u. Poliklinik f. Psychosomatische Medizin u. Psychotherapie der Universitätsmedizin Mainz).

Molekulare Belastungsphysiologie

Die Molekulare Belastungsphysiologie befasst sich mit den Veränderungen, die körperliche Belastung auf der Ebene der Proteine, RNA und letztlich auch auf der Ebene unserer Erbsubstanz - der DNA – bewirkt. Dabei wird vor allem der Frage nachgegangen, welche Mechanismen ein Trainingsreiz in Gang setzt, um im Idealfall erwünschte oder beispielsweise beim Übertraining auch unerwünschte Effekte in unserem Körper hervorzurufen. In der Umkehr stellt die Molekulare Belastungsphysiologie die Frage, welche molekularen bzw. genetischen Vorraussetzungen eine bestimmte Leistung überhaupt ermöglichen.
Im Rahmen klinischer Studien werden mitunter Veränderungen der Erbsubstanz mit dem Ziel der Behandlung einer Erkrankung  herbeigeführt. Eine solche Behandlung nennt man somatische Gentherapie. Werden Methoden der somatischen Gentherapie zum alleinigen Zweck einer Leistungssteigerung missbraucht, so spricht man von Gendoping. Gefördert durch die Welt Anti-Doping Kommission und dem Bundesinstitut für Sportwissenschaft entwickeln wir ein Direktnachweisverfahren für Gendoping.

Forschungsprojekte:

• Charakterisierung der differentiellen Expression unterschiedlicher mRNA-Varianten von Transkriptionsfaktoren
• Screening und High-Throughput-Untersuchungen im Transkriptom, Proteom und Metabolom
• Entwicklung eines Direktnachweises für Gendoping

Arbeitsgruppe:
Prof. Dr. Dr. Perikles Simon
Tel: 06131/39 23 586

 

Charakterisierung der differentiellen Expression unterschiedlicher mRNA-Varianten von Transkriptionsfaktoren

Viele physiologische und pathophysiologische Prozesse und besonders nachhaltige strukturelle Veränderungen, wie sie durch körperliches Training hervorgerufen werden, sind auf die Synthese von Proteinen angewiesen. In der Regel erfordert eine vermehrte Synthese von Strukturproteinen auch eine vermehrte Transkription des zugehörigen Gens, welche durch Transkriptionsfaktoren initiiert wird. Da Transkriptionsfaktoren die Expression ganzer Genkomplexe steuern, entscheidet die differentielle Expression eines einzelnen Transkriptionsfaktors ganz wesentlich über das Schicksal einer Zelle. Dementsprechend wichtig ist es, dass die Expression von Transkriptionsfaktoren sehr präzisen Steuerungsmechanismen unterworfen ist [9].
Im Bereich der Zellphysiologie sind präzise Steuerungsmechanismen wie sie z.B. den Selbstmord von Zellen – Apoptose - regeln, bereits sehr gut untersucht. Hier ist ein komplexes Netzwerk aus interagierenden Molekülen dafür zuständig Prozesse wie die Apoptose so exakt und störunanfällig wie möglich zu regulieren.
Wir postulieren, dass die Regulation der Expression jedes einzelnen Transkriptionsfaktors ein ähnliches Komplexitätsnivau erreicht. Unsere primäre Arbeitshypothese ist, dass es zu nahezu jedem Transkriptionsfaktor unterschiedliche Splice-Varianten [8] und Polyadenylierungs-Varianten [4, 5] sowie anti-sense mRNAs [7, 11] mit zugehörigen mi- und si-RNAs [6] gibt, die alle ein komplexes Primär-Netzwerk der Regulation bilden. Dieses ist in weiten Teilen unerforscht und wird beispielsweise durch die Standardverfahren im Projekt Screening und High-Throughput-Untersuchungen im Transkriptom und Proteom nur unzureichend erfasst. Erst die Phase der Post-Humangenom-Ära, in der inzwischen das Genom vieler unterschiedlicher Spezies bekannt ist und moderne bioinformatische Ansätze eine Zuordnung der vielen Millionen bekannter Expressed Sequence Tags zu den jeweiligen Genomabschnitten ermöglicht [8], befasst sich zunehmend mit dem Problem der Diversität unserer mRNA.
Unsere Arbeitsgruppe verwendet methodisch vor allem den bioinformatischen Ansatz der komparativen Genomik, um mögliche mRNA-Varianten und Regulationselemente aufzuspüren (Abb. 1) [4, 8]. Die quantitative real-time RT-PCR hilft in nachfolgenden Untersuchungen dann bei der möglichst exakten Quantifizierung transkriptioneller Veränderungen (Abb2) [1-8]. Diese Methode verwenden wir auch in diversen anderen Projekten im Leistungssport und im Breitensport wie beispielsweise in der Genderstudie zur Zyklusabhängigen körperlichen Belastbarkeit.
Die Erkenntnisse des hier beschriebenen Projekts sollen letztendlich in ein tieferes Verständnis für die initialen Prozesse einmünden, die eine Adaptation an körperliche Belastungen ermöglichen [9].
Aktuell wurde unsere Arbeitsgruppe mit dem Ludolf-Krehl-Preis 2008 für eine Arbeit über die Regulation der Serum- und Glukokortikoid-induzierbaren Proteinkinase SGK1 ausgezeichnet [9]. Ein in der kaukasischen Bevölkerung relativ Häufiger Genpolymorphismus dieser Proteinkinase ist signifikant mit Bluthochdruck, Übergewicht / Adipositas und Diabetes melitus Typ II assoziiert [10]

Viele physiologische und pathophysiologische Prozesse und besonders nachhaltige strukturelle Veränderungen, wie sie durch körperliches Training hervorgerufen werden, sind auf die Synthese von Proteinen angewiesen. In der Regel erfordert eine vermehrte Synthese von Strukturproteinen auch eine vermehrte Transkription des zugehörigen Gens, welche durch Transkriptionsfaktoren initiiert wird. Da Transkriptionsfaktoren die Expression ganzer Genkomplexe steuern, entscheidet die differentielle Expression eines einzelnen Transkriptionsfaktors ganz wesentlich über das Schicksal einer Zelle. Dementsprechend wichtig ist es, dass die Expression von Transkriptionsfaktoren sehr präzisen Steuerungsmechanismen unterworfen ist [9]. Im Bereich der Zellphysiologie sind präzise Steuerungsmechanismen wie sie z.B. den Selbstmord von Zellen – Apoptose - regeln, bereits sehr gut untersucht. Hier ist ein komplexes Netzwerk aus interagierenden Molekülen dafür zuständig Prozesse wie die Apoptose so exakt und störunanfällig wie möglich zu regulieren. Wir postulieren, dass die Regulation der Expression jedes einzelnen Transkriptionsfaktors ein ähnliches Komplexitätsnivau erreicht. Unsere primäre Arbeitshypothese ist, dass es zu nahezu jedem Transkriptionsfaktor unterschiedliche Splice-Varianten [8] und Polyadenylierungs-Varianten [4, 5] sowie anti-sense mRNAs [7, 11] mit zugehörigen mi- und si-RNAs [6] gibt, die alle ein komplexes Primär-Netzwerk der Regulation bilden. Dieses ist in weiten Teilen unerforscht und wird beispielsweise durch die Standardverfahren im Projekt Screening und High-Throughput-Untersuchungen im Transkriptom und Proteom nur unzureichend erfasst. Erst die Phase der Post-Humangenom-Ära, in der inzwischen das Genom vieler unterschiedlicher Spezies bekannt ist und moderne bioinformatische Ansätze eine Zuordnung der vielen Millionen bekannter Expressed Sequence Tags zu den jeweiligen Genomabschnitten ermöglicht [8], befasst sich zunehmend mit dem Problem der Diversität unserer mRNA.
Unsere Arbeitsgruppe verwendet methodisch vor allem den bioinformatischen Ansatz der komparativen Genomik, um mögliche mRNA-Varianten und Regulationselemente aufzuspüren (Abb. 1) [4, 8]. Die quantitative real-time RT-PCR hilft in nachfolgenden Untersuchungen dann bei der möglichst exakten Quantifizierung transkriptioneller Veränderungen (Abb2) [1-8]. Diese Methode verwenden wir auch in diversen anderen Projekten im Leistungssport und im Breitensport wie beispielsweise in der Genderstudie zur Zyklusabhängigen körperlichen Belastbarkeit. Die Erkenntnisse des hier beschriebenen Projekts sollen letztendlich in ein tieferes Verständnis für die initialen Prozesse einmünden, die eine Adaptation an körperliche Belastungen ermöglichen [9]. Aktuell wurde unsere Arbeitsgruppe mit dem Ludolf-Krehl-Preis 2008 für eine Arbeit über die Regulation der Serum- und Glukokortikoid-induzierbaren Proteinkinase SGK1 ausgezeichnet [9]. Ein in der kaukasischen Bevölkerung relativ Häufiger Genpolymorphismus dieser Proteinkinase ist signifikant mit Bluthochdruck, Übergewicht / Adipositas und Diabetes melitus Typ II assoziiert [10]

Ausgewählte Publikationen zum Thema
1. Simon, P. Q-Gene: Processing Quantitative Real-Time RT-PCR Data. Bioinformatics 19(11) (2003): 1439-40. PUBMED
2. Zimmermann, A.K., P Simon, J. Seeburger, J. Hoffmann, G. Ziemer, H. Aebert, H.P. Wendel. Cytokine gene expression in monocytes of patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery evaluated by real-time PCR. J Cell Mol Med. 7(2) (2003): 146-56. PUBMED
3. Simon, P., M. Feldkaemper, S. Ohngemach, M. Bitzer and F. Schaeffel. Early transcriptional changes of retinal and choroidal TGF β-2, RALDH-2, and ZENK following imposed positive and negative defocus in chickens. Mol.Vision 10 (2004): 588-97. PUBMED
4. Simon, P., K. Schott, R.W. Williams and F. Schaeffel. Post-transcriptional regulation of the immediate early gene EGR1 by light in the mouse retina. Europ. J. of Neurosci 20 (2004): 3371-7. PUBMED
5. Vollmann, H., S. Wölfel, P. Ohneseit, E. Stransky, R. Vonthein, W. Wick, R. Meyermann and P. Simon (2007). Differential expression of Egr1 and activation of microglia following irradiation in the rat brain. Strahlenther Onkol, 183: 248-255. PUBMED
6. Walker, T., H. P. Wendel, L. Tetzloff, C. Raabe, O. Heidenreich, P. Simon, A. M. Scheule, G. Ziemer (2007). Inhibition of adhesion molecule expression on human venous endothelial cells by non-viral siRNA transfection. J Cell Mol Med., 11: 139-47. PUBMED
7. Beiter, T., E. Reich, C. Weigert, A.M. Niess, P. Simon (2007). Sense or antisense? False-priming reverse transcription controls are required for determining sequence orientation by RT-PCR. Anal Biochem., 369: 258-61. PUBMED
8. Simon, P., M. Schneck, T. Hochstetter, E. Koutsouki, M. Mittelbronn, A. S. Merseburger, C. Weigert, A. M. Niess and F. Lang. Differential regulation of serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (SGK1) splice variants based on alternative initiation of transcription. Cell. Physiol. Biochem., 20:715-728. PUBMED
9. Simon, P., E. Fehrenbach and A. M. Nieß (2006). Regulation of immediate early gene expression by exercise: Short cuts for the adaptation of immune function. Exercise Immunol reviews, 12:112-31. PUBMED
10. Schwab M., A. Lupescu, M. Mota, E. Mota, A. Frey, P, Simon, P.R. Mertens, J. Floege, F. Luft, S. Asante-Poku, E. Schaeffeler and F. Lang (2008). Association of SGK1 Gene Polymorphisms with Type 2 Diabetes. Cell. Physiol. Biochem., 21:151-60. PUBMED
Link: www.ncbi.nlm.nih.gov

11. Beiter, T., E. Reich, R.W. Williams and P. Simon. Antisense transcription: A critical look in both directions. Cell Mol Life Sci., in press. PUBMED
Link: www.ncbi.nlm.nih.gov

Kooperationspartner
Herr Prof. Dr. rer. nat. Robert W. Williams, Center for Genomics and Bioinformatics, University of Tennessee Health Science Center, USA

Frau PD Dr. rer.nat. Cora Weigert und Herr PD Dr. rer.nat. Rainer Lehmann, Zentrallabor der Medizinischen Universitätsklinik, Tübingen

Herr Dr. rer.nat. Hans-Peter Wendel, Herz-Gefäß-Thorax Chirurgie, Tübingen

Herr PD Dr. med. Michel Mittelbronn, Neurologischen Instituts (Edinger-Institut) der Universität Frankfurt am Main

Herr Prof. Dr. med. Florian Lang, Physiologisches Institut, Tübingen

 

Screening und High-Throughput-Untersuchungen im Transkriptom, Proteom und Metabolom

Die molekularen Veränderungen auf mRNA und Proteinebene, welche vielen körperlichen Anpassungsvorgängen nach Training zu Grunde liegen, sind noch weitgehend ungeklärt [15]. Um erste Anhalte über mögliche beteiligte Moleküle zu erhalten, helfen Screening- und Hochdurchsatzverfahren. Oligonucleotid microarrays [7,9] und cDNA Microarrays [11,12] helfen dabei unter vielen hunderten bis tausenden von mRNAs diejenigen zu finden, welche auf einen Reiz hin differentiell reguliert werden und somit für Anpassungsprozesse relevant sein könnten. Auf Proteinebene kann die 2-D-Gelelektrophorese ein solches Screening bewerkstelligen[1]. Neuerdings können Veränderungen von 10.000den von Metaboliten ebenfalls im Screeningverfahren erfasst werden. Die Gesamtentität der Metaboliten - das sogenannte  Metabolom – ermittelt man z.B. mittels Ultrahochleistungschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (UPLC-ESI-qTOF-MS). Dieses Verfahren wurde kürzlich auch im Rahmen eines Kooperationsprojektes zur Ermittlung geschlechtspezifischer Belastungs- und Erholungsreaktionen in der Genderstudie eingesetzt [26].
Die Screening-Verfahren sind nur von begrenzter Genauigkeit und Detailliertheit, so dass ihre Ergebnisse zunächst verifiziert und dann auf physiologische Relevanz hin überprüft werden müssen. Für Veränderungen auf Ebene der mRNA kann das zunächst einmal unter Einsatz der quantitativen real-time RT-PCR erfolgen [3-7], welche im Projekt Charakterisierung der differentiellen Expression unterschiedlicher mRNA-Varianten von Transkriptionsfaktoren genauer erläutert ist.
Ein erster Schritt bei der Überprüfung der physiologischen Relevanz eines gefundenen mRNA Kandidaten liegt dann häufig darin, die Expression des zugehörigen Proteins zu untersuchen [1,2,6]. Dieses kann unter Verwendung des Tissue Microarray Hochdurchsatzverfahrens geschehen, bei dem über hundert Fälle in einer immunhistochemischen Färbung gleichzeitig untersucht werden (Abb. 1) [10,12,15-20]. Eine Alternative zum Tissue Microarray Hochdurchsatzverfahren bietet die klassische Immunhistochemie. Dieses ermöglicht präzisere Aussagen bezüglich der Homogenität der Proteinexpression innerhalb eines Gewebesverbandes. Dafür ist es aber häufig auch wesentlich kostenintensiver und nur mit geringeren Fallzahlen realisierbar [21-25].
Da die in diesem Projekt zum Einsatz kommenden Verfahren häufig sehr Kostenintensiv sind und / oder eine aufwendige apparative Ausstattung erfordert, ist die Kooperation mit vielen anderen Arbeitsgruppen erforderlich. Im Fall der cDNA-Microarrays besteht eine langjährige Kooperation mit der Abteilung für Transfusionsmedizin, die diese Technologie inkl. der Herstellung eigener themenkomplexspezifischer Chips etabliert hat und mit der zusammen bereits Erfahrung in der sportspezifischen Anwendung erarbeitet wurde [11,13]. Die Ergebnisse von Screening-Ansätzen dienen in erster Linie Projekten im Leistungssport und als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen z.B. in der Prävention und Rehabilitation. Mittelfristig wäre das Ziel zu untersuchen, welche phänotypischen und genotypischen Aspekte die körperliche Leistungsfähigkeit und Trainierbarkeit determinieren und wie beides möglichst effektiv modifiziert werden kann. In Kooperation mit Herrn PD Dr. F. Mooren vom Institut für Sportmedizin der Universität Münster werden hierfür als erster Schritt bereits saisonale Schwankungen des Expressionsprofils in Abhängigkeit der Trainingsbelastung bei Radausdauersportlern sowie Genexpressionsprofile vor und nach einer Marathonwettkampfbelastung bestimmt. 

Publikationen zum Thema

1. Simon, P., S. Thanos. Combined methods of retrograde staining, layer separation and viscoelastic cell stabilization to isolate retinal ganglion cells in adult rats. J. Neurosci. Methods, 83 (1998): 113-124. PUBMED
2. Simon, P. D., J. McConnell, D. Zurakowski, C. K. Vorwerk, R. Naskar, C. L. Grosskreutz, E. B. Dreyer. Thy-1 is critical for normal retinal development. Brain Res Dev Brain Res , 117(2) (1999): 219-223. PUBMED
3. Simon, P. Q-Gene: Processing Quantitative Real-Time RT-PCR Data. Bioinformatics 19(11) (2003): 1439-40. PUBMED
4. Zimmermann, A.K., P Simon, J. Seeburger, J. Hoffmann, G. Ziemer, H. Aebert, H.P. Wendel. Cytokine gene expression in monocytes of patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery evaluated by real-time PCR. J Cell Mol Med. 7(2) (2003): 146-56. PUBMED
5. Simon, P., M. Feldkaemper, S. Ohngemach, M. Bitzer and F. Schaeffel. Early transcriptional changes of retinal and choroidal TGF β-2, RALDH-2, and ZENK following imposed positive and negative defocus in chickens. Mol.Vision 10 (2004): 588-97. PUBMED
6. Simon, P., K. Schott, R.W. Williams and F. Schaeffel. Post-transcriptional regulation of the immediate early gene EGR1 by light in the mouse retina. Europ. J. of Neurosci 20 (2004): 3371-7. PUBMED
7. Schaeffel F, P. Simon, M. Feldkaemper, S. Ohngemach, R.W. Williams. Molecular biology of myopia. Clin Exp Optom. 86(5) (2003) 295-307. PUBMED
8. Merseburger A., J. Hennenlotter, P. Simon, P.A. Ohneseit, U. Kuehs, S. Kruck, E. Koch, U. Vogel, A. Stenzl, M.A. Kuczyk. Cathepsin D Expression in renal cell cancer – biological and clinical implications. European Urology, 48 (2005):519-26. PUBMED
9. Hoffmann, J.*, P. Simon*, A.K. Zimmermann, M. Lemancyk, T. Walter, M. Beyer, H.M. Hoffmeister, G. Ziemer, H.P. Wendel. Thrombospondin 1 as possible key factor in the hemocompatibility of endocoronary prostheses. Biomaterials, 26 (2005): 5240-50. * Both Authors contributed equally PUBMED
10. Merseburger A., J. Hennenlotter, P. Simon, S. Kruck, E. Koch, M. Horstmann, U. Kuehs, R. Küfer, U. Vogel, A. Stenzl, M.A. Kuczyk. Membranous Expression and Prognostic Implications of Epidermal Growth Factor Receptor Protein in Human Renal Cell Cancer. Anticancer Research in press. PUBMED
11. Zieker D., E. Fehrenbach, J. Dietzsch, J. Fliegner, M. Weidmann, K. Nieselt, P. Gebicke-Haerter, R. Spanagel, P. Simon, A.M. Niess, H. Northoff. cDNA-microarray analysis reveals novel candidate genes expressed in human peripheral blood following exhaustive exercise. Physiol. Genomics, doi:10.1152, in press. PUBMED
12. Fehrenbach, E., Zieker, D., Niess, A.M., Moeller, E., Russwurm, S., Northoff, H. (2003). Microarray technology – the future anaylses tool in exercise physiology? Exerc Immunol Rev 9, 58-69. PUBMED
13. Merseburger, A.S., A.G. Anastasiadis, J. Hennenlotter, E.C. Koch, S. Kruck, P. Simon, S.A. Machtens, J. Serth, J. W. Moul, A. Stenzl and M.A. Kuczyk. Tissue Microarrays: Applications in Urological Cancer Research. World J. Urology, 24: 579-84.
14. Goeppert, B., M. Mittelbronn, D. Capper, A. Merseburger, R. Meyermann, P. Simon. SSeCKS and VEGF expression in human gliomas of different WHO-grade. Acta Neuropathologica 108 (2004) 360.
15. Merseburger, A.S.,  J. Hennenlotter, P. Simon, C.C. Mueller, U. Kuehns, R. Knuechel-Clarke, J. W. Moul, A. Stenzl and M.A. Kuczyk (2006). Activation of the PKB/Akt pathway in histological benign prostatic tissue adjacent to the primary malignant lesions Oncol Rep, 1:79-83.
16. Warth A., P. Simon, D. Capper, B. Goeppert, R. Ajaaj, G. Tabatabai, F. Stubenvoll, A.S. Merseburger, M. Weller , R. Meyermann, H. Wolburg, M. Mittelbronn (2007).  Expression pattern of the water channel aquaporin-4 in human gliomas is associated with blood-brain barrier disturbance but not with patient survival. J Neurosci Res, 85: 1336-46.
17. Mittelbronn, M., D. Capper, B. Bunz, K. Dietz, B. Goeppert, R. Ajaaj, G. Tabatabai, F. Stubenvoll, H. Schlaszus, A.S. Merseburger, R. Becker, D. Freudenstein, W. Wick, M. Weller, R. Meyermann, P. Simon (2007). De novo erythropoietin receptor (EPO-R) expression in human neoplastic glial cells decreases with grade of malignancy but positively influences patients’ survival in high grade gliomas. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 33: 299-307.
18. Beschorner, R. *, P. Simon *, N. Schauer, M. Mittelbronn, H. J. Schluesener, K. Trautmann, K. Dietz, R. Meyermann (2007). EAAT1 but not EAAT2 is expressed by reactive astrocytes and activated microglial cells following human cerebral ischemia. Histopatology 50: 897-910. *Both Authors contributed equally
19. Mittelbronn, M.*,P. Simon*, C. Löffler, D. Capper, B. Bunz, P. Harter, H. Schlaszus, A. Schleich, G. Tabatabai, B. Goeppert, R. Meyermann, M. Weller, J. Wischhusen (2007).  Elevated HLA-E levels in human glioblastomas but not in grade I to III astrocytomas correlate with infiltrating CD8+ cells. J. Neuroimmunol., 189: 50-58. *Both Authors contributed equally
20. Merseburger, A.S., M.W. Kramer, J. Hennenlotter, P. Simon, J. Knapp, J.T. Hartmann, A. Stenzl, J. Serth, and M.A. Kuczyk (2007). Involvement of decreased Galectin-3 expression in the pathogenesis and progression of prostate cancer, Prostate, in press
21. Mittelbronn, M., K. Dietz, P. Simon, R. Beschorner, A. Schleich, T. D. Nguyen, R. Meyermann, and H. Schlaszus (2006). Albumin in Immunohistochemistry: Foe and Friend. Appl Immunohistochem Mol Morphol, 14:441-444.
22. Beschorner, R. *, K. Dietz, N. Schauer, M. Mittelbronn, H. J. Schluesener, K. Trautmann, R. Meyermann, P. Simon (2007). Expression of EAAT1 reflects a possible neuroprotective function of reactive astrocytes and activated microglia following human traumatic brain injury. Histology and Histopathology, 22: 515-526.
23. Beschorner, R. *, P. Simon *, N. Schauer, M. Mittelbronn, H. J. Schluesener, K. Trautmann, K. Dietz, R. Meyermann (2007). EAAT1 but not EAAT2 is expressed by reactive astrocytes and activated microglial cells following human cerebral ischemia. Histopatology 50: 897-910. *Both Authors contributed equally
24. Mehling, M., P. Simon, M. Mittelbronn, R.Meyermann, S. Ferrone, M. Weller, H. Windel (2007). WHO grade associated downregulation of MHC class I antigen-processing machinery components in human astrocytomas: does it reflect a potential immune escape mechanism? Acta Neuropathol., 114: 111-119.
25. Schilbach K., J. Schick, M. Wehrmann, G.Wollny, P. Simon, P.G. Schlegel, and M. Eyrich (2007). PD-1–PD-L1 pathway is involved in suppressing alloreactivity of heart infiltrating T cells during murine GvHD across minor histocompatibility antigen barriers. Transplantation, 84: 214-222.
26. Simon, P., Fehrenbach, E., Lehmann, R., Zhao, X., Weigert, C., Wang, J., Xu, G., Schleicher, E. D., & Niess, A. M. Metabolische Muster für Ausdauerbelastung und Erholung in Frauen und Männern. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, 58(7/8): 280, 2007.
27. Simon, P., E. Fehrenbach and A. M. Nieß (2006). Regulation of immediate early gene expression by exercise: Short cuts for the adaptation of immune function. Exercise Immunol reviews, 12:112-31. PUBMED www.ncbi.nlm.nih.gov

Kooperationspartner:

Herr Prof. Dr. rer. nat. Robert W. Williams , Center for Genomics and Bioinformatics, University of Tennessee Health Science Center, USA  
Herr Dr. rer.nat. Hans-Peter Wendel, Herz-Gefäß-Thorax Chirurgie, Tübingen
Frau PD Dr. rer.nat. Cora Weigert und Herr PD Dr. rer.nat. Rainer Lehmann, Zentrallabor der Medizinischen Universitätsklinik, Tübingen
Herr PD Dr. med. Michel Mittelbronn, Neurologischen Instituts (Edinger-Institut) der Universität Frankfurt am Main,
Herr Prof. Dr. med. Florian Lang, Physiologisches Institut, Tübingen

Drittmittelförderung
Bundesinstitut für Sportwissenschaft (BISp) VF 08/01/23/2005-2006

Ansprechpartner
Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. P. Simon
Tel: 06131/39 23 586

 

Entwicklung eines Direktnachweises für Gendoping

Im unmittelbaren Schnittpunkt unserer Forschungsbereiche Prävention von Doping und Drogenkonsum im Sport und Molekulare Belastungsphysiologie steht die Prävention von Gendoping. In den letzten Jahren wurde vermehrt darauf hingewiesen, dass ein Missbrauch von Methoden der somatischen Gentherapie im Sinne eines so genannten Gendopings in den Hochleistungssport Einzug finden könnte. Im engeren Sinn versteht man unter Gendoping das Einbringen von menschlicher oder auch fremder Erbsubstanz in einen Körper mit dem Ziel der Leistungssteigerung. Bislang ging man davon aus, dass ein direktes Nachweisverfahren für Gendoping nicht möglich sei - u.a. auf Grund der Komplexität und Vielschichtigkeit verwendbarer Technologien sowie auf Grund der Vermittlung humanidentischer DNA und der nachfolgenden gewebsspezifischen Synthese von 100% human- und sogar individualspezifischem Proteinprodukt am Ort des Bedarfs.
Wir haben ein Verfahren entwickelt, mit dem prinzipiell ein direkter Nachweis von Gendoping aus dem Blut möglich ist. Transgene DNA, die dem Menschen erfolgreich vermittelt werden kann, enthält keine Introns. Wir haben unter Verwendung hochsensitiver single cell PCR und mittels primerinternen Intronspanning PCR-Analytik dahingehend verfeinert, dass sie einzelne Moleküle gendopingrelevanter Genabschnitte nachweisen kann. Zur Evaluierung der Sensitivität und Spezifität dieses Verfahrens im Sinne eines Direktnachweises für Gendoping aus dem Blut wird unser auf 2 Jahre angelegtes Projekt durch die Welt Anti-Doping Agentur (WADA) seit 05/07 gefördert.

Publikationen zum Thema
1. T.Beiter, E.Reich, C.Weigert, A.M.Niess, and P.Simon, Sense or antisense? False priming reverse transcription controls are required for determining sequence orientation by reverse transcription-PCR, Anal.Biochem. 369 (2007) 258-261.
2. U.Dettweiler and P.Simon, Points to consider for ethics committees in human gene therapy trials, Bioethics. 15 (2001) 491-500.
3. E.B.Dreyer, C.K.Vorwerk, D.Zurakowski, P.D.Simon, and J.Bennett, Infection with adeno-associated virus may protect against excitotoxicity, Neuroreport 10 (1999) 2887-2890.
4. P.Simon, Q-Gene: processing quantitative real-time RT-PCR data, Bioinformatics. 19 (2003) 1439-1440.
5. P.D.Simon, C.K.Vorwerk, S.S.Mansukani, S.J.Chen, J.M.Wilson, D.Zurakowski, J.Bennett, and E.B.Dreyer, bcl-2 gene therapy exacerbates excitotoxicity, Hum.Gene Ther. 10 (1999) 1715-1720.
6. H.Striegel, D.Rossner, P.Simon, and A.M.Niess, The World Anti-Doping Code 2003--consequences for physicians associated with elite athletes, Int.J.Sports Med 26 (2005) 238-243.
7. H.Striegel and P.Simon, [Doping : High-tech cheating in sport.], Internist (Berl) (2007).
8. Striegel H, Simon P, Frisch S, Roecker K, Dietz K, Dickhuth HH, Ulrich R.
Anabolic ergogenic substance users in fitness-sports: a distinct group supported by the health care system. Drug Alcohol Depend. 2006 Jan 4;81(1):11-9. Epub 2005 Jul 11. PubMed PMID: 16009506.
9. Simon P, Striegel H, Aust F, Dietz K, Ulrich R. Doping in fitness sports:estimated number of unreported cases and individual probability of doping.Addiction. 2006 Nov;101(11):1640-4. PubMed PMID: 17034444.
10. Beiter T, Zimmermann M, Fragasso A, Armeanu S, Lauer UM, Bitzer M, Su H, Young WL, Niess AM, Simon P. Establishing a novel single-copy primer-internal intron-spanning PCR (spiPCR) procedure for the direct detection of gene doping.Exerc Immunol Rev. 2008;14:73-85. PubMed PMID: 19203085.
11. Striegel H, Ulrich R, Simon P. Randomized response estimates for doping and illicit drug use in elite athletes. Drug Alcohol Depend. 2010 Jan 15;106(2-3):230-2. Epub 2009 Sep 8. PubMed PMID: 19740612.

Kooperationspartner:

Herr PD Dr. med. Michael Bitzer und Herr Prof. Dr. med. Ullrich Lauer, Molekulare Onkologie, Abteilung I der Medizinischen Universitätsklinik, Tübingen

Drittmittelförderung:
WADA grant 06B7PS: “Sensitivity and Specificity of a gene doping test detecting transgenic DNA on a single molecule level in peripheral blood probes”
2007-2009

Forschungsförderung durch das Bundesinstitut für Sportwissenschaft: IIA1-080308/08 "Entwicklung und Etablierung eines direkten Nachweis-verfahrens für Gendoping unter besonderer Berücksichtigung erschöpfender Ausdauerbelastungen"   
2008-2009

Patentschriften:

1. P. Simon (2006). „Nachweis von transgener DNA (tDNA)“, Schutzrecht DE 10 2006 021 257.6 (5402P366)
2. P. Simon (2007). „Detection of transgenic DNA (tDNA)“, Internationale Patentanmeldung PCT/EP2007/003385 (5402P366)