PURE
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PURE

Protein research Unit Ruhr within Europe
The European Protein Research Institute PURE was founded at the Ruhr-University Bochum in cooperation with Northrhine-Westphalia’s Ministry for Innovation, Science and Research, in 2010. Internationally renowned protein researches and clinical researchers from Bochum’s Ruhr-University as well as Duisburg-Essen’s University pool their resources in the search of biomarkers for the early detection of diseases such as cancer, Parkinson or Alzheimer’s.


Mission

Interdisciplinary Research
Under the umbrella of PURE, five main fields of research form the fundamental pillars. A unique, interdisciplinary, and integrative approach combines fundamental research with applied and clinical research in a future oriented way. This includes study design, recruiting of suitable patient collectives, bio sample extraction, and the storage of samples as well as management of the biobank. The combination of biological, biochemical, and physical platform technologies are the basis for the identification and validation of combined biomarkers for the early detection, prevention, and therapy of widespread diseases.

PURE is based on the interdisciplinary combination of relevant research fields inside of proteome research. Research facilities on university as well as non-university level are connected efficiently in order to realize research goals in the area of personalized medicine. PURE creates the framework, in order to develop new diagnostic and therapeutic concepts with the aid of biomarkers. In addition, results from basic research are stepped up and transferred into clinical research and practical application in a targeted manner.

Better Diagnostic- and Therapeutic Procedures in Personalized Medicine
The goal is to recognize cancer and neurodegenerative diseases with innovative biomarkers in their early and symptomless stages. This could lead to improved diagnostic and therapeutic approaches and thus contribute to personalized medicine.

Vision

When Proteins Make You Sick
Practically all cancerous and neurodegenerative diseases can be traced back to defect genes or to the products of genes, the proteins. Proteins regulate every process of life in nature, and determine amongst other things the growth and division of cells. A single defect protein can cause the Creutzfeld-Jokaob-Disease, which is characterized, just as Alzheimer’s is, by abnormal protein aggregation. Genetic changes, mutations within proteins, also often cause cancer. These defect proteins can serve as biomarkers, in order to recognize diseases in their early, symptomless stage.

Recognize Diseases Earlier
Thanks to rapid technological strides in protein analysis, it is possible to analyze with sensitivity as yet unequalled. One is meanwhile able to look at how proteins work, how they interact and which processes they control. A detailed understanding of protein interaction for fundamental research would grant us the big chance of detecting diseases in their symptomless state, or at least at a very early stage (principle of secondary prevention). Once single proteins are identified as ‘key players’, we will be able to interfere with the causing factors as well as with the pathological processes, in the sense of an early therapy. If these protein biomarkers are then validated, they could be used to monitor therapy progress and even in order to predict therapy success. This enables an individual, personalized medicine with new therapeutic approaches.

A Slight Prick for Precaution
Take a blood test, hand in a urine sample, and all important general examinations are taken care of– that is the vision that drives the researchers from Bochum and Essen. They try to apply criminological methods: Just as every human has a unique finger print, every disease has a characteristic protein profile. Certain proteins that are also found in healthy bodies are massively overproduced or changed by diseased cells. If these proteins and their profile are known, we could specifically search for them, for example in blood or urine. If diseases such as cancer or Alzheimer’s are detected early, in a symptomless stage, they can be treated much more gently and with greater success. Nowadays diseases are still detected too late and thus have to be treated rather aggressively. In the beginning, the research will focus on cancer of the bladder, liver cancer, Alzheimer’s and Parkinson. PURE also works on further developing the most modern analytical techniques of bioanalysis.

Struture of PURE

In PURE wird die komplette Bandbreite der erforderlichen Arbeitsgebiete zur Durchführung klinischer Studien abgedeckt; von der Probengewinnung und Charakterisierung über die Proteinanalytik bis hin zur bioinformatischen Auswertung. PURE, das sind aktuell ca. 120 hochqualifizierte Mitarbeiter, die, verteilt auf fünf Säulen - jeweils von Lehrstuhlinhabern bzw. Klinikdirektoren geleitet – die wissenschaftlichen Fragestellungen bearbeiten. Sprecher von PURE ist Professor Dr. Klaus Gerwert.




In PURE kann erkranktes Gewebe skalenübergreifend, ausgehend von morphologischen Veränderungen auf der makroskopischen Ebene über Veränderungen der Proteininteraktionen in Proteinnetzwerken auf der mikroskopischen Ebene bis hin zu Mutationen in einzelnen Proteinen auf der atomaren Ebene charakterisiert und gemeinsam mit den klinischen Forschern bewertet werden. So wird ein neuer, proteinbasierter Zugang zur prädiktiven Differenzierung unterschiedlicher Tumorstadien etabliert, der über die bisher übliche histologische und genetische Charakterisierung hinausgeht. Im Postgenom-Zeitalter ist jetzt offensichtlich geworden, dass nicht das Genom, sondern das Proteom den Phänotyp bestimmt. Daher wird die Proteomanalyse zu einer verbesserten Diagnostik und zu einem besseren, molekularen Verständnis der Krankheitsentstehung beitragen. Ein solcher Ansatz, der die komplette interdisziplinäre Breite abdeckt, stellt ein hohes Alleinstellungsmerkmal dar. Eine hier entwickelte, umfassende Diagnose und ein detailliertes Verständnis der molekularen Ursachen sind wichtig für die personalisierte Therapie; z. B. dienen Mutationen des K Ras-Proteins als prädiktive Marker für den Einsatz der Antikörpertherapie gegen den Wachstums-Rezeptor (EGFR) bei kolorektalem Karzinom. Daher wird bei jedem Patient individuell der Mutationsstatus des K-Ras Proteins bestimmt, bevor diese sehr teure und mit starken Nebenwirkungen behaftete Therapie eingesetzt wird.


In den Säulen Krebsprävention (Prof. T. Brüning), Neuropsychiatrische Erkrankungen (Prof. J. Wiltfang) sowie in der Säule Klinische Onkologie (Prof. W. Schmiegel, Prof. A. Tannapfel) werden die Proben entsprechend der einzelnen Schwerpunktsetzung in drei Studienzentren gesammelt. Die Säule Krebsprävention fokussiert sich dabei auf die Entitäten Harnblasen- und Lungenkrebs, die Säule Neuropsychiatrische Erkrankungen auf M. Parkinson, M. Alzheimer und die Lewy-Körperchen Demenz und die Säule Klinische Onkologie auf Darm- und Pankreaskrebs. In den Zentren wird jeweils eine den Schwerpunkten studienspezifisch angepasste, qualitätskontrollierte und standardisierte Gewinnung der Bioproben (z. B. Gewebe, Blut, Urin, Liquor) durchgeführt. Zusätzlich werden die Proben molekularbiologisch, u. a. auch auf genetischer Ebene charakterisiert sowie entsprechend dieser Eigenschaften kategorisiert. Damit wird die Brücke zwischen Genotyp und Phänotyp geschlagen. Darüber hinaus werden die Patienten durch Erfassung klinischer, anamnestischer, sozio-demographischer, beruflicher und lebensstilbedingter Faktoren, die die untersuchten Proteine möglicherweise beeinflussen könnten, detailliert erfasst. Die in PURE etablierte studienspezifische Biobank stellt einen großen Wert für die translationale medizinische Forschung dar.

Die Arbeiten im PURE Studienzentrum sind Grundvoraussetzung für die Durchführung und Bewertung der proteinanalytischen Studien in der Proteomanalytik, der Biophotonik und der bioinformatischen Analyse auf allen untersuchten Krankheitsentitäten und bilden die Basis für eine Zusammenführung der gewonnenen Informationen, u. a. um den Geno- mit dem Phänotyp abzugleichen bzw. die Relevanz einzelner Biomarker hinsichtlich ihres diagnostischen Wertes zur Früherkennung der Erkrankung bzw. ihres prognostischen Wertes hinsichtlich der Mortalität und Morbidität zu überprüfen.

Sind bestimmte Protein oder Proteinnetzwerke als Biomarker im nativen Gewebe identifiziert, werden für diese Marker im nächsten Schritt Testverfahren entwickelt (u. a. Immuno-Assays), um sie in nicht- bzw. minimal-invasiv gewonnenen Körperflüssigkeiten (Urin, Blut) nachweisen zu können. Dieser Ansatz wird in der Praxis eine deutlich höhere Akzeptanz bei der Bevölkerung besitzen. Ein besonders dringender Bedarf Biomarker zu identifizieren, besteht bei neurodegenerativen Erkrankungen, da therapeutische Fenster für krankheitsmodifizierende präventive Behandlungsansätze offensichtlich schon in sehr frühen Krankheitsphasen genutzt werden müssen. Hierfür stehen praktisch nur Körperflüssigkeiten zur Verfügung.

Auf den folgenden Seiten können Sie sich einen Überblick über die derzeit laufenden Arbeiten in PURE verschaffen. In PURE fokussieren wir uns auf Krebserkrankungen der Harnblase, des Darms und der Lunge sowie auf die neurodegenerativen Erkrankungen Alzheimer und Parkinson.

History of PURE

2013
Am 27. Juni 2013 fand das zweite Treffen des Wissenschaftlichen Beirats von PURE statt. Als Mitglieder des Beirats waren Frau Dr. Bettina Druschke (Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW), Herr Prof. Dr. Ulf Eysel (Rektoratsbeauftragter der Ruhr-Universität Bochum für PURE), Herr Prof. Dr. Thomas Illig (Medizinische Hochschule Hannover (MHH)), Herr Prof. Dr. Markus Otto (Neurozentrum der Universität Ulm), Herr Mathias Richter (Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW), Herr Prof. Dr. Detlev Riesner (Institut für Physikalische Biologie, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf) und Herr Prof. Dr. Rudolf Rigler (Karolinska Institut, Schweden) anwesend.
In einem eintägigen Symposium haben die Leiter der PURE Säulen dem Beirat die Arbeiten des vergangenen Jahres vorgestellt. Wie im Jahr zuvor, wurden die Arbeiten in PURE vom wissenschaftlichen Beirat als exzellent bewertet.

Am 3. Juni 2013 besuchten Ministerin Svenja Schulze und Landtagspräsidentin Carina Gödecke zusammen mit einer Delegation des NRW-Ministeriums für Innovation, Wissenschaft und Forschung verschiedene Bochumer Standorte des Europäischen Proteinforschungsinstituts PURE. Mit großem Interesse besichtigten die Vertreterinnen und Vertreter des Ministeriums die neuen Laborräume von PURE an der RUB. Weitere Informationen zu diesem Besuch finden Sie in der Pressemitteilung der RUB.

2012
Am 10. Juli 2012 fand das erste Treffen des Wissenschaftlichen Beirats von PURE statt. Als Mitglieder des Beirats waren Herr Dr. Walter Eichendorf (DGUV, Sankt Augustin), Herr Prof. Dr. Ulf Eysel (Prorektor für Forschung und Wissenstransfer der RUB), Herr Prof. Dr. Hanno Langen (Firma Hoffmann-La Roche), Herr Prof. Dr. Markus Otto (Neurozentrum der Universität Ulm), Herr Mathias Richter (Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW), Herr Prof. Dr. Detlev Riesner (Institut für Physikalische Biologie, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf) und Herr Prof. Dr. Rudolf Rigler (Karolinska Institut, Schweden) anwesend. Als weitere Gäste waren Frau Waltraud Kreutz-Gers, Herr Richter (Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW) und Herr Arndt Winterer (Leitung des Landeszentrums Gesundheit NRW) anwesend. Professor Riesner wurde zum Vorsitzenden des Beirats gewählt.
Die Leiter der PURE Säulen haben in einem eintägigen Symposium die bisherigen Arbeiten dem Beirat vorgestellt. Der wissenschaftliche Beirat bewertete die Arbeiten in PURE als „outstanding“. Man habe die bereits hohen Erwartungen, zu denen PURE bei seiner Grünung Anlass gegeben habe, sogar übertroffen.

2011
Mit 105 in PURE beschäftigten Personen wurde 2011 fast schon die volle Ausbaustufe und damit die vollständige Handlungsfähigkeit von PURE erreicht. Insbesondere konnten weitere Professorenstellen besetzt werden. Herr PD Dr. med Thomas Behrens übernahm von Herrn Prof. Dr. Hart, der einen Ruf auf die W3-Professur für Arbeitsmedizin der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes annahm, die Leitung des Wissenschaftlich-Epidemiologischen Studienzentrums der Säule Krebsprävention und wurde auf die assoziierte W2-Stiftungsprofessur berufen. Die Säule Klinische Onkologie wurde durch die Neuberufungen von Herrn Dr. med. Roland Schroers und Frau Dr. med. Anke Reinacher–Schick auf die W2-Professuren für Hämatologie und autologe Stammzelltransplantation bzw. Klinische und translationale gastroenterologische Onkologie am Knappschaftskrankenhaus verstärkt.

Leider hat der international ausgewiesene Bioinformatiker Lennard Martens den Ruf auf die W3-Professur Bioinformatik in PURE. Um der zentralen Bedeutung der Bioinformatik in PURE als Querschnittsaufgabe gerecht zu werden, wird diese ab Juni 2011 plattformübergreifend agieren.

Es wurde eine PURE-übergreifende Studie zum Harnblasenkrebs begonnen, so dass jetzt unter allen datenschutzrechtlichen Standards und unter vollständig qualitätskontrollierten Bedingungen Blut-, Urin- und Gewebeproben gewonnen werden. Für die Rekrutierung entsprechender biologischer Proben von gesunden Personen konnten die Forscher der Heinz-Nixdorf-Recall-Studie der Universität Essen gewonnen werden. Vibrationsspektroskopische Studien zum Harnblasenkrebs wurden begonnen. In diesem Zusammenhang konnte die Infrarot- und Raman-Imageanalyse an Harnblasen-Gewebe erfolgreich etabliert und automatisiert werden. Am MPC konnte das so genannte MALDI Imaging als neue analytische Methode etabliert werden.

Als weitere PURE-übergreifende Studie wurden gemeinsame Arbeiten zu Darmtumoren aufgenommen.

2010
Nach positiver Großgeräte Begutachtung durch die DFG wurden verschiedene Großgeräte angeschafft und in Betrieb genommen. Personal wurde rekrutiert.

Es konnten neue Räume für die Säule Biophotonik und die Klinische Onkologie (ZOKS) im Gebäude ND Ebene 04 (Süd) und 03 (Nord) eingerichtet werden. Der Säule Medizinisches Proteom-Center (MPC) stehen umfangreiche Räumlichkeiten im Zentrum für klinische Forschung (ZKFII), der Säule Krebsprävention im Institut für Prävention und Arbeitsschutz (IPA) zur Verfügung.

Aus den Mitteln von PURE konnten zwei neue W2-Professuren eingerichtet werden: Dr. Axel Mosig (Bioinformatik) und Dr. Volker Harth (Epidemiologie). Nach einer anfänglichen Finanzierung durch PURE werden die Professuren von der Biologie Fakultät der RUB bzw. der DGUV übernommen.

Insgesamt hat PURE damit bereits im ersten Jahr erfolgreich seinen Betrieb aufgenommen.