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Winkler Labor

  1. Zentrum für Krebsforschung
  2. Forschungsschwerpunkte
  3. Progression und Metastasierung von Tumoren
  4. Juliane Winkler

Juliane Winkler, PhD

Forschungsschwerpunkt

Tumorheterogenität und Metastasierung

Die größte Herausforderung in der Onkologie bleibt die effektive Behandlung von Metastasen.

Die derzeitige Krebsbehandlung zielt auf die Bekämpfung des Primärtumors, hat aber meist wenig Wirkung auf metastatische Zellen. Dies ist ein erhebliches Problem, da Metastasen für die überwiegende Mehrheit der krebsbedingten Todesfälle verantwortlich sind. Während des mehrstufigen Prozesses der Metastasierung passen sich Tumorzellen an verschiedene Umgebungen an, die sich von dem Ursprungsort des Tumors unterscheiden. Allerdings ist unser Verständnis der Prozesse, die zu diesen Anpassungen führen, begrenzt. Darüber hinaus können phänotypische Veränderungen von metastatischen Zellen auch Resistenzen gegen Therapeutika verursachen, die nicht allein durch genotypische Veränderungen erklärt werden können.

Warum entwickeln also manche Patienten Metastasen und andere nicht? Tumore bestehen aus einzelnen Tumorzellen, die sowohl genetisch unterschiedliche Informationen (genetische intratumorale Heterogenität) als auch sehr unterschiedliche Phänotypen (phänotypische intratumorale Heterogenität) aufweisen können. Die einzelnen Tumorzellen interagieren auf einzigartige Weise mit ihrer Umgebung und mit einer Vielzahl von nicht bösartigen Stroma- und Immunzellen. Zusammengenommen beeinflussen all diese Faktoren die Fähigkeit von Tumoren zur Metastasierung.

Die Arbeitsgruppe für Tumorheterogenität und Metastasierung untersucht, wie die Tumorheterogenität das Metastasierungsverhalten beeinflusst, wie dabei einzelne Tumorzellen mit der Umgebung interagieren (Winkler et al. Nature Communications 2020) und insbesondere, wie das angeborene Immunsystem (prä-)metastatische Nischen in entfernten Organen etabliert.

Wir verwenden technologiegetriebene Ansätze der System-Onkologie, die zu aussagekräftigen Einblicken in die komplexe Biologie der Metastasierung führen. Wir haben MULTI-Seq (McGinnis et al. Nature Methods 2019) mitentwickelt, einen neuartigen Multiplexing-Ansatz für die Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-Seq), der eine kostengünstige Erhöhung der Probenanzahl, die Reduzierung von Batch-Effekten, und eine Untersuchung von schwierigen Zellpopulationen ermöglicht.

Im Winkler Labor verwenden wir diese scRNA-Seq-Technologie zusammen mit anderen Einzelzell-Omics-Technologien und räumlichen Anwendungen, um zu verstehen wie sich Tumorheterogenität auswirkt auf:

  1. die Bildung und Progression von Metastasen
  2. die Tumor-Immunzell-Interaktion
  3. Therapieresistenz von Metastasen.

Ausgewählte Publikationen

Single-cell analysis of breast cancer metastasis reveals epithelial-mesenchymal plasticity signatures associated with poor outcomes
Winkler J#, Tan W, Diadhiou CMM, McGinnis CS, Abbasi A, Hasnain S, Durney S, Atamaniuc E, Superville D, Awni L, Lee JV, Hinrichs JH, Wagner PS, Singh N, Hein MY, Borja M, Detweiler A, Liu SY, Nanjaraj A, Sitarama V, Rugo HS, Neff N, Gartner ZJ, Pisco AO#, Goga A#, Darmanis S# & Werb Z.
# corresponding author
J. Clin. Invest. (2024) 134, e164227. doi: 10.1172/JCI164227 

The temporal progression of lung immune remodeling during breast cancer metastasis
McGinnis CS, Miao Z, Superville D, Yao W, Goga A, Reticker-Flynn NE, Winkler J*#, Satpathy AT*#
# corresponding author * equal contribution
Cancer Cell (2024) 42(6), 1018-1031.e6. doi:10.1016/j.ccell.2024.05.004

The Tabula Sapiens: A multiple-organ, single-cell transcriptomic atlas of humans
Tabula Sapiens Consortium*
*Winkler J (Tabula Sapiens Consortium member)
Science. 2022 May 13;376(6594):eabl4896. doi: 10.1126/science.abl4896.

Bisphenol A replacement chemicals, BPF and BPS, induce pro-tumorigenic changes in human mammary gland organoid morphology and proteome
Winkler J#, Liu P, Phong K, Hinrichs JH, Ataii N, Williams K, Hadler-Olsen E, Samson S, Gartner ZJ, Fisher S#, Werb Z.
# corresponding author
Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Mar 15;119(11):e2115308119. doi: 10.1073/pnas.2115308119.

Concepts of Extracellular Matrix Remodelling in Tumour Progression and Metastasis
Winkler J#, Abisoye-Ogunniyan A, Metcalf KJ, Werb Z.
# corresponding author
Nat Commun 2020 Oct 9;11(1):5120. doi: 10.1038/s41467-020-18794-x.

MULTI-seq: sample multiplexing for single-cell RNA sequencing using lipid-tagged indices
McGinnis CS, Patterson DM, Winkler J, Conrad DN, Hein MY, Srivastava V, Hu JL, Murrow LM, Weissman JS, Werb Z, Gartner Z.
Nat Methods. 2019 Jul;16(7):619-626. doi: 10.1038/s41592-019-0433-8.

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Google Scholar

Förderungen

PhD position available

Dissecting tumor-immune interactions in organ-specific metastasis using single-cell and spatial omics approaches

What we do:

Metastasis is the leading cause of cancer related deaths. Specific cancers have a prevalence to metastasize to specific organs. The underlying mechanisms for this organotropism are poorly understood. In this project you will investigate how tumor and metastatic cells and their immune-microenvironment are different in different host organs and how malignant cells remodel distant tissue niches. We are focusing on finding ways to empower the immune system to combat metastasis using cutting-edge single-cell and spatial omics technologies. We use clinically highly relevant disease models of metastasis and patient samples to investigate the complex interplays of tumor and immune cells in metastasis. The use of modern omics technologies makes it possible to discover new tumor immune cell interactions in metastasis that have not been described before. By studying these interactions between metastatic cancer cells and immune cells, we hope to uncover new insights that could lead to improved treatments for cancer patients.

What we offer:

Fully funded PhD position! Our interdisciplinary approach combines different expertise to tackle the complex interplay of tumor and immune cells in metastasis including experimental and computational biology, as well as translational research. As a member of our dynamic team, you will receive training in both experimental and computational biology that are equally important skill sets for modern cancer researchers. You will be trained to generate and analyze single-cell and spatial omics data using the latest technologies, learn how to generate scientific hypothesis and to validate your hypothesis in appropriate advanced in vitro organoid and in vivo metastasis model systems. You will have the opportunity to present your work at conferences and collaborate with researchers from around the world, helping you grow professionally and make valuable connections in the field.

As part of the unique SHIELD PhD program, you will have access to coordinated courses and workshops and a network of experts in immunology and cancer, providing even more opportunities for learning and collaboration.

What we are looking for:

  • Master in Biochemistry, Molecular biology, Immunology, Computational Biology or equivalent.
  • Experience in computational biology and/or immunology are desirable
  • Excitement to work both computationally (analyzing single-omics and spatial omics data) and experimentally (e.g. working with mouse models)
  • Strong team spirit and high motivation to push the boundaries of metastatic research to improve patient outcomes.

Keywords: AI/ML, Animal research, Human research, Wet lab, Computer lab, Bioinformatics, Cancer, Immunology

Join our team and do your PhD in vibrant Vienna - one of the most livable cities worldwide!

More info here : winklerlab.org or email juliane.winkler@meduniwien.ac.at.

 Apply by 25.04.2025, 23:55 CET

Sind Sie interessiert, unserem Team beizutreten?

Wir sind immer auf der Suche nach außergewöhnlich leidenschaftlichen Forscher:innen auf allen Ebenen, die sich genauso für Tumorheterogenität und Metastasierung begeistern wie wir.

Für Anfragen senden Sie bitte Ihren Lebenslauf, ein Anschreiben, in dem Sie Ihr Interesse an unserer Forschung und Ihre bisherigen Forschungserfahrungen beschreiben (maximal eine Seite), Zeugnisse und Kontaktinformationen von zwei Referenzen. Bei ehrenamtlichen Studierenden im Grundstudium geben Sie bitte zusätzlich die spezifischen Fähigkeiten an, die Sie erlernen möchten, damit wir feststellen können, ob sie möglicherweise geeignet sind. Wir sind bestrebt, ein integratives, vielfältiges und kooperatives Team aufzubauen und Kandidaten anhand ihrer Exzellenz zu bewerten.

Bitte senden Sie daher Ihren Lebenslauf ohne Passbild, Geburtsdatum und Angaben zum Geschlecht, Nationalität und Familienstand.

 Mail an Juliane Winkler

Zur Person

Dr. Juliane Winkler leitet das Labor für Tumorheterogenität und Metastasierung. Sie ist approbierte Apothekerin sowie Diplom-Pharmazeutin und promovierte an der Universität Heidelberg. Dr. Winkler erforschte in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), dem European Molecular Biology Lab (EMBL) und dem Institut für Pathologie des Universitätsklinikums Heidelberg, wie veränderte Signaltransportwege innerhalb der Krebszelle zu aggressivem Leberkrebs beitragen. Dr. Winkler arbeitete an der University of California San Francisco (UCSF) im Labor der renommierten Forscherin Zena Werb und Andrei Goga und forschte an Tumorheterogenität in metastasierendem Brustkrebs und entwickelte neue Methoden zur Untersuchung von Einzelzellen. Sie wurde für ihre Forschung und Mentoring mehrfach ausgezeichnet (z.B. EMBO long-term Fellow, AACR Scholar-in-Training Award, UCSF Dean’s Award for Excellence in Mentoring, honorable mention). Die Motivation für Ihre Forschung ist geprägt von der langjährigen Betreuung von Krebspatient:innen als weitergebildete Onkologieberaterin in der Apotheke und dem Wunsch die Behandlung von metastasierten Krebserkrankungen zu verbessern.