Forschung

Forschungsgruppe Medizinische Systembiologie

Die Buchholz-Gruppe forscht auf den Gebieten der funktionellen Genomik und des Genome Editing. Unser Ziel ist es, krankheitsrelevante Gene zu identifizieren, funktionell zu charakterisieren und mit Hilfe verschiedener genetischer Werkzeuge (wie RNAi, CRISPR/Cas9 und Designer-Rekombinasen) zu korrigieren.

Genomsequenzierungen haben gezeigt, dass Krebsmutationen patientenspezifisch sind. Daher hat jedes Krebsgenom seinen individuellen genetischen Fingerabdruck. Das Buchholz-Labor entwickelt Technologien, um krebsauslösende Mutationen zu untersuchen und zu eliminieren. Hierdurch sollen individuelle Krebstherapien verbessert sowie die aktuellen Möglichkeiten der personalisierten Medizin vorangetrieben werden. Durch Ganzgenomsequenzierung ist es möglich, alle in einem Tumor vorhandenen Mutationen schnell zu identifizieren. Dennoch ist häufig nicht klar, welche dieser Mutationen tatsächlich für die Krankheit relevant sind. Die Entdeckung der RNA-Interferenz hat die Entwicklung von funktionellen Werkzeugen ermöglicht, die genomweite Loss-of-Function-Analysen in einem breiten Spektrum von Organismen erlauben. Somit ist es nun möglich, die Funktion jedes Gens in Zellen durch genomweite RNAi-Screens zu untersuchen. Darüber hinaus ist die CRISPR/Cas9 Technologie eines der revolutionärsten Werkzeuge in der Biotechnologie.

Unser Labor hat diese Technologie weiterentwickelt, um DNA-spezifisch an Stellen zu schneiden, die in Krebszellen mutiert sind. Darüber hinaus führen wir groß angelegte CRISPR-Screens in primärem Patientenmaterial durch, z. B. in Krebszelllinien und etablierten Krebsorganoiden, um Krebsmutationen funktionell zu untersuchen. Ein weiterer Schwerpunkt des Labors ist die Entwicklung von Genome Editing-Werkzeugen für die Präzisionsgenomchirurgie. Unter Anwendung modernster Technologien werden Designer-Rekombinasen und andere Genom-Editierwerkzeuge mit therapeutischem Potenzial entwickelt und sowohl in vitro als auch in vivo getestet.

Modell einer Designer-Rekombinase, die eine krebsauslösende Mutation korrigiert. © Prof. Dr. Frank Buchholz, TU Dresden, Medizinische Fakultät

Methodenspektrum

  • Sequenz-spezifische Rekombination
  • Gezielte molekulare Evolution
  • CRISPR/Cas9-Technologie
  • Long-Read-PacBio-Sequenzierung
  • Nanopore-Sequenzierung
  • Hochdurchsatz- RNAi/CRISPR-Screens
  • BAC-Tagging
  • Live-Zell-Mikroskopie
  • Organoid-Kultivierung
  • Deep-Learning/KI

Kontakt

Prof. Dr. Frank Buchholz
Gruppenleiter Medizinische Systembiologie
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus, TU Dresden
Telefon: +49(0)351/463-40277
Email: frank.buchholz(at)tu-dresden.de

Wang P, Sen R, Buchholz F, Sayed S
A base editing platform for the correction of cancer driver mutations unmasks conserved p53 transcription programs.
Genome Biol 26, 217 (2025). https://doi.org/10.1186/s13059-025-03667-7. (2025)

Mukhametzyanova L, Schmitt LT, Torres-Rivera J, Rojo-Romanos T, Lansing F, Paszkowski-Rogacz M, Hollak H, Brux M, Augsburg M, Schneider PM, Buchholz F
Activation of recombinases at specific DNA loci by zinc-finger domain insertions. 
Nature Biotechnology. 2024 Jan 31. doi: 10.1038/s41587-023-02121-y. (2024)

Rojo-Romanos T, Karpinski J, Millen S, Beschorner N, Simon F, Paszkowski-Rogacz M, Lansing F, Schneider PM, Sonntag J, Hauber J, Thoma-Kress AK, Buchholz F
Precise excision of HTLV-1 provirus with a designer-recombinase. 
Mol Ther. 2023 Jul 5;31(7):2266-2285. doi: 10.1016/j.ymthe.2023.03.014. Epub 2023 Mar 17. PMID: 36934299; PMCID: PMC10362392. (2023)

Sayed S, Sidorova OA, Hennig A, Augsburg M, Cortes Vesga CP, Abohawya M, Schmitt LT, Sürün D, Stange DE, Mircetic J, Buchholz F
Efficient correction of oncogenic KRAS and TP53 mutations through CRISPR base editing. 
Cancer Res. 2022 Jul 8;can.21.2519. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-21-2519. (2022)

Hoersten J, Ruiz-Gómez G, Lansing F, Rojo-Romanos T, Schmitt LT, Sonntag J, Pisabarro MT, Buchholz F
Pairing of single mutations yields obligate Cre-type site-specific recombinases. 
Nucleic Acids Res. 2021 Dec 24:gkab1240. doi: 10.1093/nar/gkab1240. PMID: 34951450. (2021)

Sreevalsan S, Döring M, Paszkowski-Rogacz M, Brux M, Blanck C, Meyer M, Momburg F, Buchholz F, Theis M
MLLT6 maintains PD-L1 expression and mediates tumor immune resistance. 
EMBO Rep. 2020 Oct 15:e50155. doi: 10.15252/embr.202050155. (2020)

Sürün D, Schneider A, Mircetic J, Neumann K, Lansing F, Paszkowski-Rogacz M, Hänchen V, Lee-Kirsc, MA, Buchholz F 
Efficient Generation and Correction of Mutations in Human iPS Cells Utilizing mRNAs of CRISPR Base Editors and Prime Editors.
Genes (Basel)May 6;11(5):511. doi: 10.3390/genes11050511. (2020)

Sayed S, Paszkowski-Rogacz M, Schmitt LT  and Buchholz F 
CRISPR/Cas9 as a tool to dissect cancer mutations.
Methods 164-165: 36-48. (2019)

Camgoz A, Paszkowski-Rogacz M, Satpathy S, Wermke M, Hamann MV, von Bonin M, Choudhary C, Knapp S and Buchholz F.
STK3 is a therapeutic target for a subset of acute myeloid leukemias.
Oncotarget, 9(39), 25458-25473. doi:10.18632/oncotarget.25238 (2018)

Mircetic J, Dietrich A, Paszkowski-Rogacz M, Krause M and Buchholz F
Development of a genetic sensor that eliminates p53 deficient cells.
Nat Commun, 8(1), 1463. doi:10.1038/s41467-017-01688-w (2017)

Gebler C, Lohoff T, Paszkowski-Rogacz M, Mircetic J, Chakraborty D, Camgoz A, Hamann MV, Theis M, Thiede C and Buchholz F
Inactivation of Cancer Mutations Utilizing CRISPR/Cas9.
J Natl Cancer Inst, 109(1). doi:10.1093/jnci/djw183 (2016)