Die pathophysiologische Situation in menschlichen soliden Tumoren und deren Metastasen wird von verschiedenen Charakteristika determiniert wie dem Metabolismus der Tumorzelle, dem lokalen Mikromilieu und den umgebenden bzw. involvierten Normalzellen (beispielsweise Fibroblasten, Endothel- und Immunzellen). Diese Faktoren beeinflussen sich nicht nur wechselseitig und resultieren in einer räumlichen und zeitlichen Heterogenität des Tumorgewebes, sondern wirken sich auch auf die Effizienz therapeutischer Eingriffe aus.
Das Ziel der OncoRay-Arbeitsgruppe „Tumorpathophysiologie“ ist es, die Mikroumgebung im Tumorgewebe besser zu verstehen und regulierend so einzugreifen, dass durch pathophysiologische Eigenheiten bedingte Therapie-Resistenzen vermindert werden.
Eines der Interessensgebiete beleuchtet die Rolle, welche Stromafibroblasten beim Wachstum von Tumoren und Metastasen spielen. Das beinhaltet so komplexe Prozesse wie die Gefäßbildung in Tumoren und das Phänomen des Immune Escape (dem Immunsystem entkommen). Ein weiterer Schwerpunkt ist die Relevanz bestimmter Stoffwechselprodukte in der Tumorprogression und im Rahmen einer Strahlentherapie. Ein dritter Aspekt greift die Krebsstammzell-Theorie und die diesbezüglich jüngsten Forschungsergebnisse auf, denen zufolge nicht differenzierte, Tumor-initiierende Zellpopulationen aus soliden Tumoren möglicherweise resistenter gegenüber strahlentherapeutischen Behandlungsmethoden sind als die Mehrheit der Tumorzellen.

Die Forschungsgruppe beschäftigt sich im Wesentlichen mit epithelialen Tumoren und setzt vorwiegend, aber nicht ausschließlich komplexe in vitro Kultursysteme und Assays wie beispielsweise einen Sphäroid-basierten Test (spheroid-based screen), Multilayerkulturen und Co-Kultur-Modelle ein, um spezifische pathophysiologische Charakteristiken menschlicher Tumoren zu reflektieren. Die mechanistischen, therapeutisch relevanten in vitro Studien werden ergänzt durch Untersuchungen an pathophysiologisch adäquaten, Tumortyp-spezifischen in vivo Modellen unter Verwendung moderner, v.a. optischer Bildgebungsmodalitäten.