Die Arbeitsgruppe von Prof. Distelmaier erforscht die molekularen Grundlagen seltener angeborener neurologischer und metabolischer Erkrankungen mit einem besonderen Schwerpunkt im Bereich der Störungen des mitochondrialen Energiestoffwechsels. Ziel unserer Forschung ist es, die genetischen Grundlagen und die Pathomechanismen dieser Erkrankungen besser zu verstehen, diagnostische Verfahren weiterzuentwickeln und innovative therapeutische Strategien zu entwickeln.

Coenzym-Q10-Biosynthese Projekt

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Erforschung der humanen Coenzym-Q10-Biosynthese. Dieses Forschungsprojekt wurde über viele Jahre von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG; Förderkennzeichen DI 1731/2-1 bis DI 1731/2-3) gefördert. Im Mittelpunkt stehen die Aufklärung der molekularen Mechanismen der Coenzym-Q10-Biosynthese sowie die Identifizierung neuer therapeutischer Substanzen und metabolischer Biomarker für eine verbesserte Diagnostik mitochondrialer Erkrankungen. Im Rahmen des Projektes gelang es uns ein neues Behandlungsverfahren für den COQ2 Defekt zu entwickeln (PMID: 29296619). Hierbei handelt es sich um eine schwere und oft bereits frühkindlich letal verlaufende Erkrankung. Durch den Einsatz der Substanz 4-Hydroxybenzoesäure kann die Prognose dieser Erkrankung gemäß aktueller Datenlage deutlich verbessern (PMID: 40929079, PMID: 41566942).

Durch die Generierung eines humanen iPS-Zell-basierten Modells mit neuronalen Kulturen untersuchen wir aktuell die neuronalen Auswirkungen des COQ4-Defekts. Der COQ4-Defekt ist eine seltene Coenzym-Q10-Biosynthesestörung, die primär das Nervensystem schädigt. Unser iPS-Modell soll zum besseren Verständnis der Krankheitsmechanismen beitragen und als Plattform für die Entwicklung und Testung neuer Therapiestrategien dienen.

RRAGC Projekt 

Der RRAGC-Defekt ist eine seltene genetische Erkrankung, die von unserer Arbeitsgruppe erstmals beschrieben (Long-Olsen-Distelmaier Syndrom, OMIM #620609; PMID: 37057673). Im Rahmen einer internationalen Kollaborationsstudie untersuchen wir das klinische Spektrum und die molekularen Krankheitsmechanismen dieser neu identifizierten Erkrankung. Parallel entwickeln wir zellbasierte Modelle, die für Drug-Screening-Studien genutzt werden, um potenzielle Wirkstoffe zu identifizieren und neue Therapieansätze für betroffene Patientinnen und Patienten zu entwickeln.

TMEM70 Projekt

Gegenstand des Projektes ist eine retrospektive Untersuchung der kardialen Manifestationen bei Patientinnen und Patienten mit TMEM70-assoziierter Mitochondriopathie. Ziel der Studie ist die systematische Auswertung bereits erhobener echokardiographischer Befunde, um den Verlauf der kardialen Veränderungen über mehrere Jahre hinweg zu charakterisieren. Im Fokus stehen die strukturelle und funktionelle Entwicklung des Herzens im Langzeitverlauf. Durch die Analyse der longitudinal erhobenen echokardiographischen Daten soll das Verständnis der kardialen Manifestation der TMEM70-assoziierten Erkrankung vertieft werden. Die Datenerhebung erfolgt an der  Klinik für Allgemeine Pädiatrie, Neonatologie und Kinderkardiologie des Universitätsklinikums Düsseldorf. Retrospektiv werden klinische und echokardiographische Daten aus dem Zeitraum 2003 bis 2026 ausgewertet.

Neurogenetische Erkrankungen

Darüber hinaus beschäftigt sich unsere Arbeitsgruppe mit der Identifizierung und Charakterisierung neuer beziehungsweise äußerst seltener genetischer Erkrankungen. Hierbei arbeiten wir eng mit dem Institut für Humangenetik des Universitätsklinikums Düsseldorf (Prof. Dr. Dagmar Wieczorek), dem Institut für Humangenetik der Technischen Universität München (Dr. M. Wagner), dem Institut für Medizinische Genetik und Angewandte Genomik des Universitätsklinikums Tübingen (Dr. Tobias B. Haack) und dem Institut für Genomische Statistik und Bioinformatik Bonn (Prof. P. Krawitz) zusammen. Die wissenschaftlichen Arbeiten in diesem Bereich werden unter anderem durch die Elterninitiative Kinderkrebsklinik e. V. gefördert.

Nationale und internationale Zusammenarbeit

Im Rahmen des Deutschen Netzwerks für mitochondriale Erkrankungen (mitoNET) und des MetabERN (European Reference Network on Hereditary Metabolic Disorders) besteht außerdem ein lebhafter Kontakt zu anderen internationalen Schwerpunktzentren. Ziel ist die bessere Versorgung und Therapie von betroffenen Patienten. Zudem bestehen zu vielen seltenen genetischen Erkrankungen internationale Kollaborationsprojekte. 

Ausgewählte Publikationen

1. Zink A, Dai DF, Wittich A, Henke MT, Pedrotti G, Heiduschka S, Santamaria G, Pentimalli TM, Brueser C, Notopoulou S, Umar AR, Zhaivoron A, Petersilie L, Jerred C, Bergmans J, Neu LA, Schumacher F, Keller-Findeisen J, Rybak-Wolf A, Stach D, Reinshagen J, Haferkamp U, Krieg K, Zaliani A, Euro L, Di Donfrancesco A, Santanatoglia C, Cappellozza E, Suarez Cubero M, Pavez-Giani M, Bakumenko O, Meierhofer D, Foley A, Morales-Gonzalez S, Tolle I, Herebian D, Bonesso D, Cecchetto G, Wong SN, Moresco M, Maresca A, Decimo I, De Sanctis F, Adamo A, Adjobo-Hermans MJW, Duchi R, Barandalla M, Scaglia M, Perota A, Galli C, Kleuser B, Cyganek L, Mühlhausen C, Schlotawa L, Tiranti V, Mayatepek E, Szabo I, La Morgia C, Klopstock T, Carelli V, Distelmaier F, Rossi A, Rajewsky N, Ullah G, Jakobs S, Rose CR, Petrakis S, Edenhofer F, Koopman WJH, Lisowski P, Suomalainen A, Brunetti D, Del Sol A, Bottani E, Pless O, Schuelke M, Prigione A. Pluripotent stem-cell-based screening uncovers sildenafil as a mitochondrial disease therapy. Cell. 2026 Mar 11:S0092-8674(26)00173-X. IF: 42.5
2. Münch J, Strahleck T, Seibt A, Smits SHJ, Herbrich S, Hohnecker AK, Wilhelm B, Rafat N, Reihle C, Stirnkorb C, Parczyk N, Himmelreich N, Dinwiddie A, Mayatepek E, Herebian D, López LC, Distelmaier F. Successful treatment of neonatal COQ2 deficiency with 4-hydroxybenzoic acid. Brain. 2026 Jan 22:awag023. doi: 10.1093/brain/awag023. IF: 11.7
3. Distelmaier F, Corral-Sarasa J, Jiménez-Sánchez L, Díaz-Casado ME, Rohmann M, Seibt A, Herebian D, Smits SHJ, Münch J, Mayatepek E, Breitkreutz J, Husain RA, López-Herrador S, González-García P, López LC. Preclinical and first-in-human evidence of 4-hydroxybenzoic acid for mitochondrial COQ2 deficiency (2025). Brain awaf334. doi: 10.1093/brain/awaf334. IF: 11.7
4. Reijnders MRF, Seibt A, Brugger M, Lamers IJC, Ott T, Klaas O, Horváth J, Rose AMS, Craghill IM, Brunet T, Graf E, Mayerhanser K, Hellebrekers D, Pauck D, Neuen-Jacob E, Rodenburg RJT, Wieczorek D, Klee D, Mayatepek E, Driessen G, Bindermann R, Averdunk L, Lohmeier K, Sinnema M, Stegmann APA, Roepman R, Poulter JA, Distelmaier F. De novo missense variants in RRAGC lead to a fatal mTORopathy of early childhood. Genet Med. 2023 Jul;25(7):100838. IF: 6.2
5. Maglioni S, Schiavi A, Melcher M, Brinkmann V, Luo Z, Laromaine A, Raimundo N, Meyer JN, Distelmaier F, Ventura N. Neuroligin-mediated neurodevelopmental defects are induced by mitochondrial dysfunction and prevented by lutein in C. elegans. Nat Commun. 2022 May 12;13(1):2620. IF 15.7
6. Wagner M, Skorobogatko Y, Pode-Shakked B, Powell CM, Alhaddad B, Seibt A, Barel O, Heimer G, Hoffmann C, Demmer LA, Perilla-Young Y, Remke M, Wieczorek D, Navaratnarajah T, Lichtner P, Klee D, Shamseldin HE, Al Mutairi F, Mayatepek E, Strom T, Meitinger T, Alkuraya FS, Anikster Y, Saltiel AR, Distelmaier F. Bi-allelic Variants in RALGAPA1 Cause Profound Neurodevelopmental Disability, Muscular Hypotonia, Infantile Spasms, and Feeding Abnormalities. Am J Hum Genet. 2020 Feb 6;106(2):246-255. IF: 8.1
7. Jachimowicz RD, Beleggia F, Isensee J, Velpula BB, Goergens J, Bustos MA, Doll MA, Shenoy A, Checa-Rodriguez C, Wiederstein JL, Baranes-Bachar K, Bartenhagen C, Hertwig F, Teper N, Nishi T, Schmitt A, Distelmaier F, Lüdecke HJ, Albrecht B, Krüger M, Schumacher B, Geiger T, Hoon DSB, Huertas P, Fischer M, Hucho T, Peifer M, Ziv Y, Reinhardt HC, Wieczorek D, Shiloh Y. UBQLN4 Represses Homologous Recombination and Is Overexpressed in Aggressive Tumors. Cell. 2019 Jan 24;176(3):505-519.e22. doi: 10.1016/j.cell.2018.11.024. Epub 2019 Jan 3. IF 42.5
8. Kummer S, Hermsen D, Distelmaier F. Biotin Treatment Mimicking Graves' Disease. N Engl J Med. 2016 Aug 18;375(7):704-6. IF: 78.5