Unsere Forschung
Schwerpunkt der Epidemiologie am HZI ist die Untersuchung von Infektionserregern mit hohem epidemiologischen Forschungsbedarf und besonderer gesellschaftlicher Bedeutung. Hierzu gehören vor allem Infektionen, die von Mensch-zu-Mensch (z.B. Influenza) oder von Tier-zu-Mensch (z.B. Borreliose) übertragbar sind, Erreger die resistent gegen Antibiotika sind (z.B. MRSA), Infektionen die durch Impfungen vermieden werden können (z.B. Humanes Papilloma Virus) und solche, die besonders häufig im Krankenhaus auftreten (z.B. Sepsis). Methodische Schwerpunkte der Forschung sind kurz- und langfristige prospektive Kohortenstudien und Querschnittsstudien in der Allgemeinbevölkerung, Sekundärdatenanalysen und mathematische Modellierung.
Ein wesentlicher Schwerpunkt der Epidemiologie am HZI ist eine große Kohortenstudie, die die Helmholtz-Gemeinschaft zusammen mit anderen Forschungseinrichtungen durchführt. In ganz Deutschland werden 200.000 Menschen über mehrere Jahrzehnte regelmäßig untersucht. Mit Hilfe der gewonnenen Befunde möchten die Forscher beispielsweise herausfinden, welche Faktoren das Infektionsrisiko erhöhen und welche Spätfolgen bestimmte Infektionen haben. Zu diesem Zweck betreibt das HZI ein epidemiologisches Studienzentrum in Hannover in dem 10.000 der 200.000 Probanden untersucht werden.
Die Abteilung koordiniert auch den PhD-Studiengang „Epidemiologie".
Was machen Epidemiologen?
Epidemiologen beschäftigen sich unter anderem mit der Verteilung und Ausbreitung bestimmter Krankheiten in der Bevölkerung. Sie untersuchen mit Hilfe von systematischen Befragungen, klinischen Untersuchungen und Labormessungen, welche Faktoren zu Gesundheit oder Krankheit beitragen.
Unsere Forschung
Schwerpunkt der Epidemiologie am HZI ist die Untersuchung von Infektionserregern mit hohem epidemiologischen Forschungsbedarf und besonderer gesellschaftlicher Bedeutung. Hierzu gehören vor allem Infektionen, die von Mensch-zu-Mensch (z.B. Influenza) oder von Tier-zu-Mensch (z.B. Borreliose) übertragbar sind, Erreger die resistent gegen Antibiotika sind (z.B. MRSA), Infektionen die durch Impfungen vermieden werden können (z.B. Humanes Papilloma Virus) und solche, die besonders häufig im Krankenhaus auftreten (z.B. Sepsis). Methodische Schwerpunkte der Forschung sind kurz- und langfristige prospektive Kohortenstudien und Querschnittsstudien in der Allgemeinbevölkerung, Sekundärdatenanalysen und mathematische Modellierung.
Ein wesentlicher Schwerpunkt der Epidemiologie am HZI ist eine große Kohortenstudie, die die Helmholtz-Gemeinschaft zusammen mit anderen Forschungseinrichtungen durchführt. In ganz Deutschland werden 200.000 Menschen über mehrere Jahrzehnte regelmäßig untersucht. Mit Hilfe der gewonnenen Befunde möchten die Forscher beispielsweise herausfinden, welche Faktoren das Infektionsrisiko erhöhen und welche Spätfolgen bestimmte Infektionen haben. Zu diesem Zweck betreibt das HZI ein epidemiologisches Studienzentrum in Hannover in dem 10.000 der 200.000 Probanden untersucht werden.
Die Abteilung koordiniert auch den PhD-Studiengang „Epidemiologie".
Was machen Epidemiologen?
Epidemiologen beschäftigen sich unter anderem mit der Verteilung und Ausbreitung bestimmter Krankheiten in der Bevölkerung. Sie untersuchen mit Hilfe von systematischen Befragungen, klinischen Untersuchungen und Labormessungen, welche Faktoren zu Gesundheit oder Krankheit beitragen.
In der Abteilung Epidemiologie erfassen wir mit infektionsepidemiologischen Methoden, wie Modellierung, Evidenzsynthese und epidemiologischen Studien die Dynamik und die Krankheitslast von Infektionskrankheiten. Dann entwickeln und evaluieren wir Maßnahmen und (digitale) Instrumente um diese Krankheitslast zu reduzieren.
Berit Lange ist Ärztin und Epidemiologin. Nach ihrem Medizinstudium in Freiburg, Madrid, Chile und Peru arbeitete sie für mehrere Jahre in der Infektiologie und Inneren Medizin an der Universitätsklinik Freiburg. Im Jahr 2013 schloss sie ihr Studium der Epidemiologie an der London School of Hygiene and Tropical Medicine (LSHTM) mit dem Master of Science ab und kehrte nach einer Postdoc-Zeit in der Infektionsepidemiologie der LSHTM an die Universitätsklinik Freiburg zurück. Zwischen 2016 und 2019 war sie verantwortlich für das Kernmodul und den Epidemiologiekurs eines neueingerichteten Masterstudiengangs (Global Urban Health) an der Universität Freiburg. Von 2017 bis 2019 leitet sie dort außerdem neben der klinischen Arbeit in der Infektiologie eine Forschungsgruppe für Infektionsepidemiologie und globale Gesundheit.
Im Mai 2019 übernahm Berit Lange das Team Klinische Epidemiologie in der Abteilung Epidemiologie am HZI. Ihre Arbeit beschäftigt sich damit, die Ausbreitung und Krankheitslast durch respiratorische Infektionen besser zu verstehen und Maßnahmen zur Verringerung der Krankheitslast zu evaluieren. Dabei nutzt sie multizentrische klinische und populationsbasierte Kohortenstudien, Surveillancedaten, Evidenzsynthese und Infektionsmodellierungen.
Im März 2023 übernahm sie zusätzlich die kommissarische Leitung der Abteilung Epidemiologie.
Berit Lange ist für 2023 und 2026 als stellvertretende Präsidentin und für 2024 und 2025 als Präsidentin der Deutschen Gesellschaft für Epidemiologie gewählt. Seit November 2022 ist sie Sprecherin des Modellierungsnetzwerkes für schwere Infektionskrankheiten und seit 2017 im Steering Committee von TBNet für Epidemiologie zuständig.
Abteilungsleitung
Administration
Team Klinische Epidemiologie
Team Klima, Kohorten und PIA
Team Digitale Überwachung von Infektionskrankheiten (SORMAS)
Team Adaptive Infektionskrankheiten-Diagnostik
Team Strategie, Administration & Koordination
NAKO Gesundheitsstudie / Studienzentrum Hannover
PhD-Studiengang „Epidemiologie“
Team Klinische Epidemiologie
Teamleitung: Dr. Berit Lange
Stellvertretende Teamleitung: Dr. Carolina Klett-Tammen
Weitere Teammitglieder, siehe Team-Seite
In der Forschungsgruppe Klinische Epidemiologie führen wir klinische und populationsbasierte epidemiologische Studien durch (z.B. https://hzi-c19-antikoerperstudie.de/), machen Evidenzsynthese und Meta-analysen (www.serohub.net) und untersuchen die Dynamik von respiratorischen Infektionskrankheiten im Rahmen großer Modellierungsverbünde (z.B. www.respinow.de). Hierzu verwenden und evaluieren wir digitale Instrumente und bauen Plattformen für Datenaustausch und Im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (www.dzif.de) sind wir Ko-Koordinator der Einheit der „Translational Infrastructure Bioresources, Biodata und Digital Health“. Wir sind mit zwei Modellierungskonsortien Teil des Modellierungsnetzwerk für schwere Infektionskrankheiten (MONID).
Mit dem Aufbau und dem nachhaltigen Vorhalten von Infrastrukturen wie schnellen epidemischen Panel, Modellierungsplattformen und rapider Evidenzsynthese führen wir epidemiologische Studien durch, um Dynamik, Transmission und Last von insbesondere respiratorischen Infektionen besser zu verstehen. Wir evaluieren auch pharmazeutische und nicht-pharmazeutische Interventionen und Diagnostik. Studienstandorte sind dabei sowohl national als auch international in Europa, Afrika und Asien.
Modellierungsplattformen zur Verbesserung der effektiven Antwort auf Epidemien
Respinow
RESPINOW
Verbundkoordinator, BMBF:
In diesem von uns geleitetem Modellierungskonsortium werden die mittel- und langfristigen Auswirkungen nicht-pharmazeutischer Interventionen (NPIs), die während der COVID-19-Pandemie eingesetzt wurden, auf Atemwegsinfektionen wie das Respiratorische Synzytial-Virus, Influenza und Pneumokokken-Erkrankungen erforscht. Unser Ziel ist es dabei, ein integriertes Modell zur Simulation der Übertragung verschiedener Atemwegsinfektionen und der kollateralen Auswirkungen von NPIs auf deren mittel- und langfristige Krankheitslast zu entwickeln. Hierbei arbeiten wir mit 10 Partnern aus Deutschland und Polen daran mit Evidenzsynthese und populationsbasierten Erhebungen die Dynamik von Atemwegsinfektionen während und nach der Pandemie besser zu verstehen, schaffen eine integrierte Modellierung sowie eine Plattform für Kurzzeitvorhersagen.
OPTIM-Agent
OPTIM-AGENT
Partner, BMBF:
In diesem von der Universität Halle geleitetem Modellierungskonsortium wird die Entwicklung eines standardisierten Rahmens für die Entscheidungsfindung während einer Pandemie, basierend auf einem speziellen agentenbasierten mathematischen Modell erfolgen, das auf die deutsche Bevölkerung zugeschnitten ist. Besonderes Augenmerk liegt auf der Konzeptualisierung des Modells unter Einbeziehung von Fachwissen aus verschiedenen Disziplinen und einem realistischen Aufbau, der Heterogenitäten in der Bevölkerungsstruktur, intra- und interindividuelle Kontakte, Mobilität, individuelle soziologische und psychologische Merkmale berücksichtigt und epidemiologische Ergebnisse mit einem Rahmen für die Entscheidungsfindung im Bereich der öffentlichen Gesundheit verknüpft. Dies umfasst gesundheitsökonomische Analysen der direkten Ergebnisse und der Auswirkungen nicht-pharmazeutischer Interventionen (NPIs) auf die gesamte Gesellschaft. Die Klinische Epidemiologie des HZI ist hier insbesondere für Evidenzsynthese und Meta-analyse zu Kollateraleffekten der nicht-pharmazeutischen Maßnahmen zur Parametrisierung des entstehenden Modelles zuständig.
SUNRISE
SUNRISE
Partner, EU:
Hier handelt es sich um ein EU Projekt zur Evaluation der bestehenden kritischen Infrastrukturen innerhalb der EU und ihrer Abhängigkeiten im Rahmen von Pandemien.Unsere Aufgabe ist dabei die Modellierung von unterschiedlichen Pandemieszenarien sowie die Zusammenstellung von Literatur zum wahrscheinlichen Effekt dieser Szenarien auf kritische Infrastrukturen.
LOKI
LOKI
Unter Federführung des SIMM, HZI wird in diesem Modellierungskonsortium ein lokales Frühwarnsystem für epidemiologisch relevante Infektionsausbrüche etabliert. Beteiligt sind das Forschungszentrum Jülich(FZJ), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). Die Klinische Epidemiologie des HZI leitet das erste Arbeitspaket, in dem es um die Bereitstellung aktueller und retrospektiver Daten für die Parametrisierung des Modelles geht.
OPTI-ITS
OPTI-ITS
Partner, MWK:
In diesem Projekt werden mit Hilfe von agentenbasierten Modellierungen bauliche Optimierung von Intensivstationen untersucht. Die Projektleitung liegt an der TU Braunschweig, weiterhin beteiligt sind die WWU Münster, die Universität Halle und die Universitätsmedizin Göttingen.
Etablierung schneller epidemischer Panel und klinischer Kohorten zum besseren Verständnis der Infektionsdynamik von respiratorischen Infektionen
MuSPAD
MUSPAD
Leitung, Helmholtz Gemeinschaft:
MuSPAD ist ein von uns geleitetes populationsbasiertes epidemisches Panel mit >33.000 Teilnehmer:innen in ganz Deutschland. Dieses wurde während der Pandemie aufgebaut, um die Seroprävalenz gegen SARS-CoV-2 über die Pandemie hinweg zu verfolgen. Inzwischen haben wir diese Studie zu einem epidemischen Panel umgebaut, so dass schnelle Erhebungen für unterschiedliche Infektionskrankheiten inklusive Probenentnahme in Studienzentren möglich ist.
PCR4All
PCR4ALL
Partner, EU:
Um besser auf künftige Pandemien vorbereitet zu sein, die von einem noch unbekannten, eine Pandemie auslösenden Erreger X ausgehen, müssen fortschrittlichere Maßnahmen entwickelt werden, die sofort eingesetzt werden können, sobald ein potenzieller PX entdeckt wird, und die gleichzeitig die wirtschaftliche Tätigkeit mit der öffentlichen Sicherheit in Einklang bringen können. Das PCR-4-ALL-Team will dies auf ganzheitliche Weise erreichen, indem es Fachwissen in den Bereichen (1) Epidemiologie, Krankheitsmodellierung und e-Health-Plattformen, (2) Krankheitsökonometrie und (3) Hochdurchsatz-Screening, Diagnosetechnologien und klinische Tests von Infektionskrankheiten zusammenführt. Die Klinische Epidemiologie ist dabei zuständig dafür, Untersuchungen in der MuSPAD Kohorte durchzuführen und Infektionsmodellierungen vorzunehmen – in der Abteilung Epidemiologie erfolgt dies gemeinsam mit dem Team Klima, Kohorten und PIA.
NUM-IMMUNEBRIDGE
NUM-IMMUNEBRIDGE
Innerhalb des ad hoc NUM-IMMUNEBRIDGE Projektes führten wir Daten aus acht Studien zum Schutz gegen Infektion und schweren Verlauf einer SARS-CoV-2 zusammen und stellten sie dem Modellierungsnetzwerk für schwere Infektionskrankheiten (MONID) zur Verfügung. Hierbei wurde der Serohub als Instrument zur Datenzusammenführung verwendet.
DZIF Transplantkohorte
DZIF TRANSPLANTKOHORTE
Mit Hilfe der DZIF-Transplantationskohorte können medizinische Daten und biologische Proben von transplantierten Patientinnen und Patienten in ganz Deutschland gesammelt und verwaltet werden. Diese Daten und Proben bilden die Grundlage wissenschaftlicher Studien. Dabei werden Zusammenhänge zwischen den zahlreichen Faktoren untersucht, die einen Einfluss auf die Infektanfälligkeit und die Funktion der Organe haben können.
TBNet
TBNET
TBNet ist ein Netzwerk von über 300 Forscher:innen und über 50 klinischen Tuberkulosezentren in Europa, in dem gemeinsam multizentrische Studien durchgeführt werden. In TBNet sind wir für den epidemiologischen Teil zuständig, helfen, wenn Studien designt werden, bei der Auswertung sowie bei der Zusammenführung stattgefundener Studien.
Establishment of Epidemic Panels for One Health Surveillance in Sub-Saharan Africa (ELIPSA)
Establishment of Epidemic Panels for One Health Surveillance in Sub-Saharan Africa (ELIPSA)
Collaborative conceptualization of an epidemic panel with a One Health focus within the pilot region in Côte d'Ivoire and establishment with 2000 participants. Potential harmonization of data also with ongoing African and German cohorts and panels will be ensured in coherence with the FAIR guiding principles for data sharing and stewardship.
Digital Health Tools, Evidenzsynthese und Meta-analyseplattformen
DZIF TI BBD
DZIF TI BBD
(Ko-Koordinator, DZIF)
Die Infrastruktur "Bioressourcen, Biodaten und digitale Gesundheit" ermöglicht künftig eine übergreifende Standardisierung biomedizinischer Daten und Interoperabilität von Datenbanksystemen sowie einen verbesserten Zugang zu relevanten Bioproben, (medizinischen) Analysedaten oder digitalen Werkzeugen und Methoden im DZIF. Die Infrastruktur stellt Informationen zu Bioproben und Erregersammlungen, Datenbanken, Analysetools oder Apps sowie Vorlagen, Muster oder Arbeitsanweisungen bereit, die für die translationale Infektionsforschung mehr denn je benötigt werden. Seit 2021 bündeln die bisherigen Infrastrukturen "Biobanking", "Bioinformatik und Maschinelles Lernen", "Epidemiologie" und das "Pathogen Repository" ihre Expertise in dieser neuen Infrastruktur. Alle DZIF-Forscher können die Dienstleistungen, Schulungen und Workshops nutzen und davon profitieren.
DIGG-TB
DIGG-TB
(Verbundkoordinator, BMBF):
In diesem von uns geleiteten Kooperationsprojekt arbeiten wir mit den Nationalen Referenzlaboren in Kirgistan und Armenien, der Universität Freiburg, dem Synlab Gauteng zusammen. Das Ziel ist die Schaffung eine Evidenzbasis für den Einsatz digitaler Instrumente zur Tuberkulosebekämpfung im Südkaukasus und in Zentralasien und potenzielle Kapazitäten für die kontextsensitive und patientenorientierte kontrollierte Umsetzung solcher Instrumente in dieser Region aufzubauen. Daher möchten wir diese digitalen Tools für Patienten und aus der Nutzerperspektive in einem Kooperationsprojekt mit dem nationalen TB-Kontrollprogramm evaluieren und Lösungen für Lücken schaffen, die sich bereits abzeichnen und im Prozess gefunden werden würden.
Serohub
SEROHUB
(Koordinator, BMBF und DZIF):
Der serohub ist eine virtuelle Forschungsumgebung, die es ermöglicht zu unterschiedlichen Fragestellungen individuelle Teilnehmerdaten Meta-analysen unterschiedlicher Studien sowohl zu SARS-CoV-2, aber auch zu Influenza, RSV und Tuberkulose durchzuführen. Es wurde im Aufbau über das DZIF und das NUM-Projekt COVIM gemeinsam von HZI, UKK und RKI erstellt und sammelt individuelle Teilnehmerdaten aus bevölkerungsbezogenen Seroprävalenzstudien in Deutschland. Die Daten können anderen akademischen Forschern anonymisiert zur Verfügung gestellt werden.
Netzwerk für Universitätsmedizin
Innerhalb des Netzwerkes für Universitätsmedizin sind wir als Arbeitspaketleitung in NUM-COVIM 1.0 und 2.0 für die Bevölkerungsimmunität, in NUM-IMMUNEBRIDGE für Datenzusammenführung und –analyse zuständig und steuern als Partner in NUM-CoverChild und NUM-Prepared Evidenzsynthese und Expertise bei.
Ausgewählte Publikationen
Heinsohn, T., Lange, B., Vanella, P., Rodiah, I., Glöckner, S., Joachim, A., Becker, D., Brändle, T., Dhein, S., Ehehalt, S., Fries, M., Galante-Gottschalk, A., Jehnichen, S., Kolkmann, S., Kossow, A., Hellmich, M., Dötsch, J., & Krause, G. (2022b). Infection and transmission risks of COVID-19 in schools and their contribution to population infections in Germany: A retrospective observational study using nationwide and regional health and education agency notification data. PLoS Med, 19(12), e1003913. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1003913
Rodiah, I., Vanella, P., Kuhlmann, A., Jaeger, V. K., Harries, M., Krause, G., Karch, A., Bock, W., & Lange, B. (2023). Age-specific contribution of contacts to transmission of SARS-CoV-2 in Germany. Eur J Epidemiol. https://doi.org/10.1007/s10654-022-00938-6
Fricke, L. M., Glockner, S., Dreier, M., & Lange, B. (2021). Impact of non-pharmaceutical interventions targeted at COVID-19 pandemic on influenza burden - a systematic review. J Infect, 82(1), 1-35. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2020.11.039
Gornyk, D., Harries, M., Glöckner, S., Strengert, M., T., K., Bojara, G., Castell, S., Frank, K., Gubbe, K., Heise, J.-K., Hernandez, P., Kappert, O., Kern, W., Illig, T., Klopp, N., Maaß, H., Ortmann, J., Barbora Kessel, B., Roller, G., . . . Krause, G. (2021). SARS-CoV-2 seroprevalence in Germany - A population based sequential study in seven regions. Deutsches Ärzteblatt Int, 118: 824.https://doi.org/10.3238/arztebl.m2021.0364
Rishi K. Gupta, Claire J. Calderwood, Alexei Yavlinsky, Maria Krutikov, Matteo Quartagno, Maximilian C. Aichelburg (…),Berit Lange (…) Ibrahim Abubakar; Discovery and validation of a personalised risk predictor for incident tuberculosis in settings aiming towards pre-elimination (PERISKOPE-TB), Nature Medicine, 2020 , doi.org10.1038/s41591-020-1076-0
Team Klima, Kohorten und PIA
Teamleitung: Dr. Stefanie Castell
Stellvertretende Teamleitung: N.N.
Weitere Teammitglieder, siehe Team-Seite
Die Forschung des Teams „Klima, Kohorten und PIA“ beschäftigt sich mit der (digitalen) Durchführung von populationsbasierten Langzeitkohorten. Wissenschaftliche Projekte sind insbesondere in der NAKO Gesundheitsstudie verankert. Das Team widmet sich dabei der epidemiologischen Untersuchung von Determinanten inkl. Multi-omics und (Langzeit-) Folgen von Infektionen oder Infektionsanfälligkeit. Darüber hinaus werden Infektionskrankheiten im Kontext von Planetary Health evaluiert. Das Team engagiert sich außerdem im Bereich Citizen Science und interessiert sich für partizipative Ansätze in der epidemiologischen Forschung.
Ein Schwerpunkt des Teams liegt in der angewandten digitalen Epidemiologie. Hier fokussieren wir auf die Weiterentwicklung und Etablierung unseres freien und open source (FOSS) eResearch Systems PIA („Prospektive Monitoring und Management-App“) als digitales Managementinstrument für epidemiologische Langzeitstudien. PIA bietet als generisches System die Möglichkeit Kohortenstudien bzw. Umfragen inklusive Bioprobenmanagement digital durchzuführen. PIA wird seit 2017 unter der Leitung von Dr. Stefanie Castell als Product Owner am HZI entwickelt und wurde 2019 das erste Mal im Rahmen eines Zusatz-Projektes der NAKO Gesundheitsstudie zur populationsbasierten Erforschung von transienten Infektionen eingesetzt. Seitdem sind kontinuierlich weitere Projekte aus dem Bereich der Infektionsforschung integriert worden.
Zum Team gehört auch das Studienzentrum Hannover.
Klima, Kohorten und PIA
Integrierte Infektionsforschungskohorte des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) in der NAKO Gesundheitsstudie (ZIFCO)
Die Studie ZIFCO ist ein in die NAKO Gesundheitsstudie integriertes L3-Projekt (Zusatzprojekt) mit dem Ziel, Risikofaktoren für Anfälligkeit für transiente Infektionskrankheiten zu untersuchen. Perspektivisch sollen außerdem Folgen dieser Infektionen erforscht werden. Dazu bietet die langfristige Infrastruktur der NAKO eine ideale Voraussetzung. Diese wird in ZIFCO durch die Team-eigene digitale Applikation PIA für die translationale Infektionsforschung komplementiert. ZIFCO stützt sich dabei nicht nur auf regelmäßige digitale Selbstberichte der Teilnehmenden, sondern ergänzt diese im Fall von akuten respiratorischen Infektionen durch selbst abgenommene Nasenabstriche, die in der Medizinischen Hochschule Hannover per Multiplex-PCR auf verschiedenen Viren untersucht werden. ZIFCO bietet als L3-Projekt der NAKO also die Chance, das umfangreiche Standardprogramm der größten deutschen Kohortenstudie gezielt um epidemiologische Forschung zu akuten respiratorischen, gastrointestinalen und urogenitalen Infektionen zu erweitern. Damit wird die Untersuchung von Teilnehmenden vor Ort im Studienzentrum ca. alle 5 Jahre, um die digitale Begleitung der Proband:innen durch PIA im Alltag aufgewertet.
Finanziert durch das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI), der Helmholtz-Gemeinschaft und dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF)
Partner: NAKO Gesundheitsstudie, Institut für Virologie der Medizinischen Hochschule Hannover, Hannover Unified Biobank, Helmholtz Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI)
Paving the way towards individualized vaccination (i.Vacc) - Exploring multi-omics Big Data in the general population based on a digital mHealth cohort (i.Vacc)
Das Projekt i.Vacc nutzt Daten und Bioproben der intensivierten Infektionskohorte ZIFCO, insbesondere lebende Immunzellen (PBMC) und Plasma. Daraus werden Multi-Omics Profile generiert, welche u.a. die Ebenen Genetik, Proteomik und Immunprofiling einbeziehen. Der inhaltliche Fokus liegt auf Prädiktion von Infektionsanfälligkeit und immunologischem Response auf Infektionen oder Impfung. Aufgrund der SARS-Cov2-Pandemie bezieht das Projekt auch Parameter der Immunantwort auf eine SARS-Cov2-Infektion bzw. –Impfung dagegen als Outcome mit ein. Das übergeordnete Projektziel ist, daraus Hypothesen für stärker stratifizierte, d.h. individualisierte, Impfempfehlungen als konzeptionelle Grundlage zu generieren. Methodischer Schwerpunkt sind statistische Analysen im Bereich Big Data. In i.Vacc werden hoch-komplexe molekulare Datensätze mit longitudinalen, per PIA in ZIFCO repetitiv erfassten Kohortendaten und epidemiologisch-klinischen Basisdaten der NAKO-Gesundheitsstudie kombiniert.
Finanziert durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur und der Deutschen Volkswagenstiftung
Partner: Hannover Unified Biobank (Medizinische Hochschule Hannover), Abteilung Vakzinologie und angewandte Mikrobiologie (HZI), Institut für Information Engineering an der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, Abteilung Bioinformatik der Infektionsforschung (HZI), Abteilung Zelluläre Proteomforschung (HZI), Translationsallianz Niedersachsen TRAIN Omics / BIOMEDAS (BIOMEdical DAta Science) an der MHH
Pre4D
Damit PIA auch langfristig erfolgreich in der epidemiologischen Forschung transienter Infektionen eingesetzt und zukünftig in weiteren Marktbereichen konstituiert werden kann, ist die Adhärenz von Studienteilnehmenden entscheidend und erfordert besondere Ansprüche an die Nutzerfreundlichkeit von PIA. In dem Projekt Pre4D aus dem Bereich Technologietransfer werden Lösungsansätze zur Verbesserung der Nutzerfreundlichkeit von PIA identifiziert und implementiert. Dies beinhaltet auch eine Optimierung der Wartbarkeit und Teil-Refactoring, um Bugs bzw. Probleme, welche die Nutzbarkeit erschweren, zu reduzieren. Außerdem werden Ansätze aus dem Bereich Gamification eingeschlossen, indem ein für PIA zugeschnittenes Feedback-Modul entwickelt wird. Hier wird auf größtmögliche Generik geachtet, um eine breite zukünftige Nutzung zu ermöglichen.
Finanzierung: Pre-4-D-Fond des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung
Partner: --
Needs and requirements for PIA (“Prospective Monitoring and Management App”) - Potential client and user perspective (NeRe4PIA)
In diesem Projekt sollen systematisch Kenntnisse darüber gewonnen werden, welche Bedarfe und Anforderungen aus Sicht von potentiellen Nutzer:innen für eine angestrebte breitere Anwendung von PIA erforderlich sind, um die Vision mit den Bedürfnissen und Interessen sowohl zukünftiger Stakeholder als auch der Open Source Software Community als bestehendes FOSS gegenüberzustellen.
Finanzierung: Gefördert aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds im Rahmen des Förderprogramms „Helmholtz Enterprise“
Partner: --
RESIST Kohorte
Im RESIST Exzellenzcluster stehen Infektionen und Menschen mit besonderer Anfälligkeit dafür im Fokus. Für populations-basierte Forschung in diesem Bereich wurde eine spezifische Kohorte aus überwiegend älteren Personen aufgebaut. Die Kohorten- Teilnehmenden werden vor Ort im Studienzentrum Hannover des Teams von Dr. S. Castell im Auftrag der Medizinischen Hochschule Hannover befragt und untersucht. Die Ergebnisse werden vom Untersuchungsteam in PIA dokumentiert. Das Ziel dieser Kohorte ist es, die individuelle Anfälligkeit gegenüber Infektionen sowie die menschlichen Abwehrmechanismen besser zu verstehen.
Finanzierung: Resist Exzellenzcluster, mitgetragen durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft
Partner: Durchführung im Auftrag der Medizinischen Hochschule Hannover
App-based Infection Assessment in RESIST (iAR)
Das primäre Ziel ist die prospektive Untersuchung von Risikofaktoren für häufige Infektionskrankheiten wie akute respiratorischen Infektionen. Dafür integrieren wir auch Fragestellungen, die mit dem Darmmikrobiom in Zusammenhang stehen. Darüber hinaus werden Symptome von vektorübertragene Erkrankungen ausgelöst durch Zeckenstiche untersucht.
Sowohl in ZIFCO als auch in iAR werden Fragestellungen zu Benutzer:innen-Akzeptanz und Usability der digitalen HZI-Anwendung PIA sowie Compliance mit der mobilen/web-basierten Anwendung und dem Studienkonzept untersucht.
Finanzierung: Resist Exzellenzcluster, mitgetragen durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft
Partner: Institut für Virologie der Medizinischen Hochschule Hannover, Hannover Unified Biobank
Impact and viability of a novel mass PCR testing method as a pandemic-fighting strategy (PCR-4-All)
Um auf künftige große Ausbrüche vorbereitet zu sein, müssen Maßnahmen entwickelt werden, die im Pandemiefall sofort eingesetzt werden können. Im Projekt PCR-4-ALL wird dazu Expertise aus den Bereichen (1) Epidemiologie, Krankheitsmodellierung und e-Health-Plattformen, (2) Krankheitsökonometrie und (3) Hochdurchsatz-Screening, Diagnosetechnologien und klinische Tests von Infektionskrankheiten zusammengeführt. Das Team „Klima, Kohorten und PIA“ ist im Projekt zuständig für die Weiterentwicklung digitaler Anforderungen, Kohorten in das Projekt zu integrieren und die praktische Machbarkeit zu evaluieren. In der Abteilung Epidemiologie erfolgt dies gemeinsam mit dem Team „Klinische Epidemiologie“.
Finanzierung: Europäische Union
Partner: Katholieke Universiteit Leuven, Beligien, Università Degli Studi Di Verona, Italien, Fundació Privada Institut de Recerca de la Sida Caixa, Spanien
Pilot Digitale Citizen Science Kohorte (PIA4All)
In der Pilotstudie pia4all möchten wir unter Anwendung des Citizen Science – Ansatzes in einer sehr offen gestalteten digitalen Kohorte u.a. Themen der Infektionsforschung zu COVID-19 und Planetary Health umsetzen. Das Projekt befindet sich in Planung.
Finanzierung: Helmholtz-Gemeinschaft
Partner: --
Sensoren zur Messung von Aerosolen und reaktiven Gasen und Analyse ihrer Auswirkung auf die Gesundheit (SMARAGD)
Ziel dieses Citizen Science Projektes ist es, gemeinsam mit Bürgerwissenschaftler:innen Schadstoffmessungen mit Gesundheitsdaten zu verknüpfen. Dazu installieren die Teilnehmenden spezielle Schadstoffsensoren in ihrem Umfeld und berichten mittels der HZI-Anwendung PIA („Prospektive Monitoring und Management-App“) ihren Gesundheitszustand. Das Forschungszentrum Jülich ist für die wissenschaftliche Betreuung der Schadstoffmessung zuständig. Die Sensoren erfassen Feinstaub, Stickoxide, Ozon und Kohlenmonoxid. Die Gesundheitsdaten fokussieren auf respiratorischen Infektionen. Das Projekt versteht sich als Machbarkeitsstudie. Als Citizen Science Projekt hat SMARAGD auch zum Ziel, dass interessierte BürgerInnen in die Planung des Projektes integriert werden und den Ablauf aktiv mitgestalten. Dazu werden Workshops mit den Bürger:innen veranstaltet, bei welchen Rahmenbedingungen und Inhalte diskutiert, entwickelt und modifiziert werden, um gemeinsames Lernen und Wissenstransfer in beide Richtungen zu ermöglichen.
Finanzierung: Helmholtz-Gemeinschaft
Partner: Forschungszentrum Jülich, Helmholtz-Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (HMGU)
Digitale Epidemiologie in der NAKO Gesundheitsstudie: „Participant Involvement“
Im Rahmen der 3. Förderphase der NAKO Gesundheitsstudie ist die weitere Digitalisierung der Studie geplant. Das HZI verantwortet dabei das Subprojekt „Participant Involvement“. Hier sollen Teilnehmende stärker über digitale Strukturen eingebunden werden, sodass Informationen von Institutionen der NAKO zu Teilnehmenden und umgekehrt effizient fließen können. Um in der Entwicklung die Nutzerperspektive angemessen zu berücksichtigen, planen wir den Design-Thinking Ansatz im Sinne von Citizen Science mit interessierten NAKO-Teilnehmenden sowie anderen Stakeholdern in der ersten Projektphase durchzuführen.
Finanzierung: Bund, Länder und Helmholtz-Gemeinschaft
Partner: NAKO Gesundheitsstudie
New health risks due to biodiversity-based urban ecosystem disservices (Kontravital)
Urbane grüne Infrastruktur kann mit Wirkungen einhergehen, die als schädlich, unangenehm oder unerwünscht empfunden werden können, den sog. kontraproduktiven Ökosystemleistungen (KÖL). Für eine nachhaltige Planung von urbaner grüner Infrastruktur ist es wichtig, diese neben den Vorteilen zu berücksichtigen. Das Ziel des Projektes besteht darin, existierende Wissenslücken zu KÖL zu schließen. Es untersucht Aspekte der physischen und psychischen Gesundheit wie Allergien, Zoonosen und Stress. Es ist geplant, die Erkenntnisse in ein kommunales Planungsinstrument zu integrieren. Das HZI ist in dem Projekt im Bereich Zoonosen und digitale Studieninfrastruktur involviert.
Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Partner: Magdeburg-Stendal University of Applied Sciences
Klimaveränderungen und ihre Auswirkungen auf die vektorübertragene Lyme Borreliose (Hi-Cam)
Im Rahmen der Helmholtz-Klimainitiative soll mit diesem Projekt das Auftreten von Borreliose (Lyme-Krankheit) in Deutschland in Abhängigkeit von klimatischen Variablen im Rahmen von statistisch-mathematischer Modellierung geschätzt werden. In einem zweiten Teil beschäftigen wir uns mit dem Serostatus in Bezug auf Borreliose und damit assoziierte Faktoren. Dafür werden Bioproben und Daten der NAKO Gesundheitsstudie sowie der Rheinlandstudie verwendet.
Finanzierung: Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI), Helmholtz-Gesellschaft
Partner: Rheinland Studie des Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), NAKO Gesundheitsstudie, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Climate Service Center Germany (GERICS)
Wirksamkeit von Antibiotika-Schulungen in der niedergelassenen Ärzteschaft (WASA)
Die Behandlung häufiger Infektionen wie die der oberen/unteren Atemwege und der Harnwege kann für Hausärzt:innen eine Herausforderung darstellen. Laut einer Analyse von Krankenkassendaten sind fast 30% aller Antibiotika-Verschreibungen nicht notwendig (siehe DAK). Gleichzeitig erklärte die WHO die Antibiotikaresistenz zu einem der zehn bedrohlichsten globalen Gesundheitsprobleme (siehe WHO). Die Behandlung mit Antibiotika ist einer der Hauptfaktoren für die Entwicklung dieser Resistenzen. Da 85 % der Antibiotika im ambulanten Bereich verschrieben werden (GERMAP), wurde das Projekt "Effektivität der Schulung bezüglich rationalem Antibiotika-Management für AllgemeinmedizinerInnen" entwickelt. In Zusammenarbeit mit dem Hygienenetzwerk Südostniedersachsen wurde Hausärztinnen und –ärzten der Region ein richtlinienbasiertes Trainingsmodul zu Infektionen der oberen und unteren Atemwege und der Harnwege angeboten. Das Modul wurde von der Abteilung für Epidemiologie am HZI hinsichtlich Teilnahme und Wirksamkeit evaluiert. Zu diesem Zweck wurden die teilnehmenden Hausärztinnen und -ärzte befragt und Antibiotika-Rezeptdaten der AOK Niedersachsen analysiert.
Finanzierung:Bundesministerium für Gesundheit (BMG)
Partner: Hygienenetzwerk Südostniedersachen, Gesundheitsamt Braunschweig, Städtisches Klinikum Braunschweig, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, AOK Niedersachsen, Ärztekammer Niedersachsen
Evaluierung und erweiterte Evaluierungen bestehender Kohorten zur Behandlung von One Health Themen in Deutschland (PanCo)
One Health (OH) betrachtet die Gesundheit von Menschen, Tieren und Ökosystemen als voneinander abhängig. OH-Surveillance (OHS) beinhaltet eine systematische und umfassende Längsschnittdatenerhebung, die, wenn möglich und relevant, Bioproben von Menschen, Tieren und der Umwelt einschließt. OHS basiert auf der Erhebung von Längsschnittdaten, d. h. auf Kohortenforschung. Daher wollen wir in PanCo einen OH-Rahmen entwickeln, der für die OHS geeignet ist, einschließlich einer Stakeholder-Analyse, Interviews und Gruppendiskussionen. Wir betrachten auch laufende epidemiologische OH-Studien und bewerten bestehende bevölkerungsbasierte Kohorten im deutschsprachigen Raum, wie z.B. NAKO und SHIP, auf ihre Relevanz für OH-Fragen, obwohl ihr primärer Fokus oder ihre Hauptdatenerhebung nicht für die OH-Forschung bestimmt sind. Durch die Identifizierung von OH-relevanten Informationen und deren Verfügbarkeit in diesen und anderen bestehenden Studien soll das Projekt die Entwicklung von OH-spezifischen Modulen für die Integration in bestehende Kohorten oder die Einrichtung einer neuen OHS-Studie unterstützen.
Daher wird das Projekt Empfehlungen für die Entwicklung von OH-Modulen und longitudinalen OHS geben.
Partner: Friedrich-Löffler-Institut, Helmholtz-Institut für One Health, Universitätsmedizin Greifswald
Ausgewählte Publikationen
Soja, S. M., Wegener, R., Kille, N., & Castell, S. (2023). Merging citizen science with epidemiology: design of a prospective feasibility study of health events and air pollution in Cologne, Germany. Pilot and Feasibility studies, 9(1), 28. https://doi.org/10.1186/s40814-023-01250-0.
Ortmann, J., Heise, J. K., Janzen, I., Jenniches, F., Kemmling, Y., Frömke, C., & Castell, S. (2023). Suitability and user acceptance of the eResearch system "Prospective Monitoring and Management App (PIA)"-The example of an epidemiological study on infectious diseases. PloS One, 18(1), e0279969. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0279969.
Heise, J-K., Dey, R., Emmerich, M., Kemmling Y., Sistig S., Krause G., et al. (2022). Putting digital epidemiology into practice: PIA- prospective monitoring and management application. Inform Med Unlocked. 30, 100931. https://doi.org/10.1016/j.imu.2022.100931.
Coors, A., Hassenstein, M. J., Krause, G., Kerrinnes, T., Harries, M., Breteler, M. M. B., & Castell, S. (2022). Regional seropositivity for Borrelia burgdorferi and associated risk factors: findings from the Rhineland Study, Germany. Parasites & Vectors, 15(1), 241. https://doi.org/10.1186/s13071-022-05354-z.
Gornyk, D., Scharlach, M., Buhr-Riehm, B., Klett-Tammen, C. J., Eberhard, S., Stahmeyer, J. T., Großhennig, A., Smith, A., Meinicke, S., Bautsch, W., Krause, G., & Castell, S. (2021). Effectiveness of Trainings of General Practitioners on Antibiotic Stewardship: Methods of a Pragmatic Quasi-Experimental Study in a Controlled Before-After Design in South-East-Lower Saxony, Germany (WASA). Frontiers in Pharmacology, 12, 533248. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.533248.
Team „Digitale Überwachung von Infektionskrankheiten (SORMAS)“
Teamleitung: Dr. Anja M. Hauri
Stellvertretende Teamleitung: N.N.
Weitere Teammitglieder, siehe Team-Seite
Surveillance Outbreak Response Management and Analysis System (SORMAS)
SORMAS ist eine Open-Source-Software, die 2015 als Forschungsprojekt in der Abteilung Epidemiologie in Zusammenarbeit mit nigerianischen Partnern speziell für die Kontrolle von Epidemien gestartet wurde. Seitdem haben wir die Software, welche nicht nur die routinemäßige Surveillance von Infektionskrankheiten, sondern auch die Erkennung und Kontrolle von Ausbrüchen, ermöglicht, zu einem voll funktionsfähigen Werkzeug entwickelt. SORMAS wurde bereits in 11 Ländern in fünf WHO-Regionen eingeführt.
Der große Erfolg der SORMAS-Implementierung und -Expansion hat dazu geführt, dass im Jahr 2022 die SORMAS Foundation gegründet werden konnte. Sie ist nun für die Pflege der Software, die Unterstützung ihrer Anwendung in den unterschiedlichen Ländern, den Aufbau einer SORMAS-Community und für Schulungen zuständig, während die Forschung zur Implementierung, Weiterentwicklung und zu den bereitgestellten Daten weiterhin am HZI in der Forschungsgruppe Digitale Surveillance von Infektionskrankheiten angesiedelt ist.
Derzeit entwickelt dieses Team ein SORMAS-Modul für die Wasser-Surveillance (WOPPA) und hat laufende Projekte zur Ausweitung der Implementierung von SORMAS in Nepal, der Elfenbeinküste (CORESMA) und der Demokratischen Republik Kongo (DigiPREW).
Um die Verwendung von aus SORMAS exportierten Daten in der Forschung zu unterstützen und die Interpretation epidemiologischer Parameter für Akteure des öffentlichen Gesundheitswesens zu erleichtern, haben wir die R-Shiny-Anwendung SORMAS-Stats entwickelt (Silenou et al., 2022). Sie ermöglicht die Schätzung der mit SORMAS erhobenen Daten in Echtzeit und datenschutzkonform. Auf dieser Grundlage werden wir weitere Modelle entwickeln, z.B. für die Vorhersage der Inzidenz von Fällen und Ausbrüchen, Modelle, die Daten aus der Umwelt und von Tieren einbeziehen und Apps, die es den Nutzern vor Ort ermöglichen, Analysen mit den entwickelten Modellen durchzuführen.
SORMAS@DEMIS
Das Projekt SORMAS@DEMIS unter der Leitung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und unter aktiver Beteiligung des Robert Koch-Instituts (RKI) hatte zum Ziel, ein Pilotsystem zu entwickeln, zu implementieren und zu evaluieren, das den Arbeitsaufwand im öffentlichen Gesundheitsdienst (ÖGD) deutlich reduziert. Zu diesem Zweck wurden Schnittstellen zu bestehenden Systemen entwickelt. Dazu gehörten SurvNet, die vom RKI entwickelte Meldesoftware, das Deutsche Elektronische Melde- und Informationssystem für den Infektionsschutz (DEMIS) und das Symptomtagebuch Climedo. Die bestehenden Softwarelösungen wurden an die Bedürfnisse des ÖGD angepasst und die einzelnen Komponenten miteinander harmonisiert. Ein wesentlicher Schwerpunkt des Projekts lag auch auf der Gewährleistung von Datenschutz und Datensicherheit. Im Rahmen dieses Projektes wurde unter anderem SORMAS-zu-SORMAS entwickelt, die erste Lösung für Gesundheitsämter, welche erlaubt Meldedaten ohne Medienbruch direkt zwischen Gesundheitsämtern auszutauschen. Das Projekt endete im Dezember 2023.
Mobile Digitale Vorbereitung und Reaktion ohne Grenzen (DigiPREW)
DigiPREW entwickelt in vier Arbeitspaketen Lösungen für die Erkennung von und das Reaktionsmanagement auf biologische Bedrohungen. Als digitales eHealth-Tool ist SORMAS das technische Rückgrat von DigiPREW. Das Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung eines mobilen digitalen Tools für die Reaktion auf Bedrohungen und eines mobilen digitalen Labor Informations- und Management Systems (LIMS) für das European Mobile Laboratory (EMLab) Network. Dies umfasst darüber hinaus die Unterstützung bei einer Nutzer:innen Schulung und die Feldpilotierung in der DR Kongo. Partner in diesem Verbundprojekt sind das Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin (BNITM), die Bordeaux School of Public Health, Univ. Bordeaux (ISPED) und die Alliance for International Medical Action (ALIMA). Das Konsortium wird von Team „Digitale Überwachung von Infektionskrankheiten (SORMAS)“ koordiniert.
SORMAS goes One Health: Water-based Outbreak Prediction in Peri-Urban Africa (SORMAS-WOPPA)
Partner dieses Projektes unter Leitung des Instituts für Internationale Tiergesundheit/One Health des Friedrich-Löffler-Institutes (FLI), sind, neben der Abteilung Epidemiologie des HZI, das Institut für Diagnostische Virologie (FLI), das Institut für Epidemiologie (FLI), das Institut für Pharmazie der Universität Greifswald, die Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST) und das Kumasi Centre for Collaborative Research in Tropical Medicine (KCCR).
Ziele dieses Projektes sind a) die Entwicklung eines Konzepts für die Einbeziehung von Umwelt (Wasser)-Signalen in SORMAS, welches der Vorbeugung von Krankheitsausbrüchen im Bereich der öffentlichen und tierärztlichen Gesundheit dient, und b) die Erstellung von Basisdaten und neuen Erkenntnissen über die Tiefe der mikrobiellen Diversität und Erreger mit epidemischen Potential im peri-urbanen Afrika mit dem Ziel, diese Daten für eine konsequente Überwachung von Wasserreservoiren zu nutzen.
Bei den derzeitigen Surveillance-Systemen für Infektionskrankheiten werden in der Regel Strategien zur Überwachung übertragbarer Krankheiten zu einem Zeitpunkt angewandt, zu dem diese Erkrankungen bereits in einer bestimmten Population auftreten. Durch die Einbeziehung von Informationen aus Wasserproben können Mikroorganismen, die das Potenzial haben, die Gesundheit von Mensch und Tier zu beeinträchtigen, nachgewiesen werden. Während Umweltwasserproben bereits zur Überwachung der biologischen Vielfalt sowie terrestrischer und aquatischer Krankheitserreger verwendet werden, sind die Daten nur selten mit den Surveillance-Systemen der Veterinärmedizin und des öffentlichen Gesundheitswesens verknüpft. Wasserproben stellen eine leicht zu handhabende Matrix für Laboranalysen dar, sie akkumulieren Mikroben, die an der Schnittstelle Mensch-Haustier-Wildtier zirkulieren, oft bevor Krankheitsausbrüche gemeldet werden, und kombinieren eine frühzeitige Erkennung mit zuverlässigen und standardisierten laborgestützten Untersuchungen. Eine automatisierte Überwachung und anschließendes Management von Wasserreservoiren in den peri-urbanen Gebieten Afrikas kann die Prävention von Infektionen ermöglichen, bevor sie bei Mensch oder Tier zu Erkrankungen führen. Ziel des Arbeitspaketes SORMAS-WOPPA ist es, ein Konzept für die Integration von Umwelt (Wasser)-Signalen in SORMAS zu entwickeln. Da die Software bereits in das nationale System zur Überwachung der öffentlichen Gesundheit in Ghana integriert wurde, arbeiten wir mit unserem langjährigen Partner am KCCR an der KNUST zusammen.
COVID-19-Outbreak Response combining E-health, Serolomics, Modelling, Artificial Intelligence and Implementation Research (CORESMA)
CORESMA ist ein Horizon Europe Projekt, das zur Corona-Pandemie im April 2020 begann und im Dezember 2023 endet. Das Konsortium wird von Berit Lange, Leiterin der Abteilung für Epidemiologie, koordiniert. CORESMA kombiniert eine beschleunigte Ad-hoc-Reaktion auf Ausbrüche, um der Dringlichkeit zu begegnen, und eine nachhaltige Strategie, die über die aktuelle Bedrohung der öffentlichen Gesundheit durch COVID-19 hinausgeht. Unser Ansatz ist innovativ, da er einzigartige mHealth-Technologie, Multiplex-Serolomik, modernste Modellierung, künstliche Intelligenz und Umsetzungsforschung kombiniert. Weitere Informationen sind auf der Webseite www.coresma.eu zu finden.
Das Team „Digitale Überwachung von Infektionskrankheiten (SORMAS)““ ist verantwortlich für WP1– Verbesserung der Bereitschaft des öffentlichen Gesundheitswesens und Verfügbarkeit von aussagekräftigen Echtzeitdaten durch digitale Gesundheitsüberwachung mit SORMAS. Im Rahmen dieses WP erfolgt die Pilotierung von SORMAS in Nepal und der Elfenbeinküste.
Das Team „Digitale Überwachung von Infektionskrankheiten (SORMAS)““ ist verantwortlich für WP1– Verbesserung der Bereitschaft des öffentlichen Gesundheitswesens und Verfügbarkeit von aussagekräftigen Echtzeitdaten durch digitale Gesundheitsüberwachung mit SORMAS. Im Rahmen dieses WP erfolgt die Pilotierung von SORMAS in Nepal und der Elfenbeinküste.
Ausgewählte Publikationen
Silenou, B. C., Nyirenda, J. L. Z., Zaghloul, A., Lange, B., Doerrbecker, J., Schenkel, K., & Krause, G. (2021). Availability and Suitability of Digital Health Tools in Africa for Pandemic Control: Scoping Review and Cluster Analysis. JMIR Public Health Surveill, 7(12), e30106. https://doi.org/10.2196/30106
Silenou, B. C., Tom-Aba, D., Adeoye, O., Arinze, C. C., Oyiri, F., Suleman, A. K., Yinka-Ogunleye, A., Dorrbecker, J., Ihekweazu, C., & Krause, G. (2020). Use of Surveillance Outbreak Response Management and Analysis System for Human Monkeypox Outbreak, Nigeria, 2017-2019. Emerg Infect Dis, 26(2), 345-349. https://doi.org/10.3201/eid2602.191139
Silenou, B. C., Verset, C., Kaburi, B. B., Leuci, O., Ghozzi, S., Duboudin, C., & Krause, G. (2022). A Novel Tool for Real-time Estimation of Epidemiological Parameters of Communicable Diseases Using Contact-Tracing Data: Development and Deployment. JMIR Public Health Surveill, 8(5), e34438.https://doi.org/10.2196/34438
Gupta R.K., Calderwood C.J., Yavlinsky A., .., Hauri A.M., ...,Lange B., …., Abubakar I. Discovery and validation of a personalized risk predictor for incident tuberculosis in low transmission settings. Nat Med. 2020 Dec;26(12):1941-1949. doi: 10.1038/s41591-020-1076-0.
Tom-Aba, D., Silenou, B. C., Doerrbecker, J., Fourie, C., Leitner, C., Wahnschaffe, M., Strysewske, M., Arinze, C. C., & Krause, G. (2020). The Surveillance Outbreak Response Management and Analysis System (SORMAS): Digital Health Global Goods Maturity Assessment. JMIR Public Health Surveill, 6(2), e15860. https://doi.org/10.2196/15860
Team „Adaptive Infektionskrankheiten-Diagnostik"
Teamleitung: Dr. Monika Strengert
Stellvertretende Teamleitung: Dr. Vanessa Melhorn
Weitere Teammitglieder, siehe Team-Seite
Das Team „Adaptive Infektionskrankheiten-Diagnostik“ fokussiert sich auf die Entwicklung von nichtinvasiven, leicht anwendbaren Bioprobeentnahmetechnologien und die Etablierung von multiplex-basierten Diagnosesystemen zum molekularen und immunologischen Erregernachweis. Durch die Kombination dieser beiden Forschungsschwerpunkte werden sowohl neue Biomaterialen als auch informationsreichere biologische Datensätze für epidemiologische Studien, die die Häufigkeit von Infektionskrankheiten und deren Risikofaktoren, den Immunstatus einer Population oder von Individuen oder den Einfluss von (nicht)pharmazeutischer Interventionsmaßnahmen auf Krankheitslast und -übertragungen untersuchen, zur Verfügung gestellt.
Multiplex-basierte Charakterisierung von Immunantworten
Serologische Immunnachweisverfahren finden in infektionsepidemiologischen Studien Anwendung, um zurückliegende Expositionen mit Krankheitserregern in der Bevölkerung festzustellen, werden aber auch dafür eingesetzt, um die Rolle von Antikörpern im Krankheitsverlauf zu verstehen oder unterstützen die Entwicklung von neuen Therapeutika und Impfstoffen. Anstelle von konventionellen Einzelanalyt-Verfahren, fokussiert sich unsere Arbeit auf die Entwicklung von ressourcen- und zeitsparenden Bead-basierten Multiplexnachweisverfahren. Durch die Nutzung von magnetischen Luminex-Beads, welche durch die Markierung mit Fluoreszenzfarbstoffen in unterscheidbare Gruppen aufgetrennt werden, ist die parallele Analyse von bis zu 500 Messpunkten möglich. Außerdem benötigen Multiplexverfahren nur ein geringes Probenvolumen und sind deshalb ideal für den Einsatz in Studien, bei denen nur wenig Probenmaterial gewonnen werden kann. Ein besonderer Schwerpunkt unserer Entwicklungsarbeit liegt dabei in der Differenzierung von impf- und infektionsinduzierten Antikörperantworten.
Direkt nach dem Auftreten von SARS-CoV-2 im Jahr 2020 wurde MULTICOV-AB™ entwickelt. Die Kombination aus trimerem SARS-CoV-2 Spikeprotein, seiner S1-, S2- und Rezeptorbindungs-Domäne und dem Nukleokapsidprotein erlaubt eine grundlegende Charakterisierung von Antikörperantworten nach Impfungen oder Infektionen. Die Verwendung von S1- und Nukleokapsid-Antigenen der saisonalen Coronaviren NL63, HKU1, OC43 und 229E ermöglicht zusätzlich die Analyse von Kreuzimmunitäten. MULTICOV-AB™ kann mittlerweile neben der Messung von humanen Seren und Plasmen auch mit Speichel verwendet werden und ermöglicht so einen Einblick in die Immunabwehr an der Eintrittsstelle von SARS-CoV-2 in den Organismus. Außerdem steht mittlerweile RBDCoV-ACE2, ein kompetitiver zell- und virusloser Inhibitions-Assay zur funktionalen Analyse von SARS-CoV-2 Antikörpern und deren Kapazität, die Bindung zwischen ACE2 und der Rezeptorbindungsdomäne von verschiedenen Virusvarianten zu blockieren, zur Verfügung. Beide komplementären Immuno-Assays wurden seit dem Beginn der COVID-19 Pandemie in einer Vielzahl von Studien eingesetzt. Beispielsweise im Rahmen von Haushaltsübertragungsstudien (Beispiel Studie 1; Beispiel Studie 2), oder von SARS-CoV-2 Seroprävalenzstudien in Deutschland, Nepal und Kolumbien. Nach der Zulassung von mehreren SARS-CoV-2 Impfstoffen wurden beide Verfahren dann verstärkt zur Analyse von Impfantworten nach verschiedenen SARS-CoV-2 Immunisierungen in der Allgemeinbevölkerung oder in Risikogruppen für einen schweren COVID-19 Verlauf eingesetzt. Darüber hinaus werden die Antigenpanel beider Assays aufgrund der hohen Mutationsrate von SARS-CoV-2 kontinuierlich um Rezeptorbindedomänen neuer Varianten erweitert.
Mit der Expertise und den Erkenntnissen aus der Entwicklung von MULTICOV-AB™ und RBDCoV-ACE2 arbeiten wir zur Zeit an der Entwicklung weiterer multiplex-basierterAntikörpernachweisverfahren gegen Erreger anderer Atemwegsinfektionen wie RSV und Influenzavirus, welche u. a. inRESPINOWeingesetzt werden, einem von Berit Lange geleiteten Modellierungskonsortium, welches die mittel- und langfristigen Auswirkungen nicht-pharmazeutischer Interventionen, die während der COVID-19 Pandemie angewendet wurden, auf andere Atemwegsinfektionen erforscht. Außerdem sind multiplex-basierte Antikörpernachweisverfahren für die Erreger der viralen Hepatitis A-D und des Masern-, Mumps-, Varizellen- und Rötelnvirus in der Entwicklung. Durch die im Assay-Design verankerte Differenzierung von Impf- und Infektionsantikörpern können diese von uns entwickelten Nachweisverfahren valide und reproduzierbare Indikatoren über die Effizienz von Impfkampagnen in populations-basierten Serosurveys unabhängig von Impfregistern oder -nachweisen liefern und Aussagen über die Infektionsprävalenz unabhängig von gezielter molekularer Surveillance machen. Neben der Entwicklung von Immuno-Assays zur Analyse von Antikörperbindungsprofilen sollen in der Zukunft außerdem weitere Verfahren etabliert werden, welche gezielt die Analyse von funktionalen Aspekte von Antikörperantikörperantworten wie Neutralisierungsstärke und Fc-vermittelte Effekte in einem zell- und virusfreiem Kontext erlauben.
Partner: NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen, Klinik für Rheumatologie und Immunologie der Medizinischen Hochschule, Hannover Unified Biobank, Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, Luxembourg Institute of Health, Technologieplattform Rekombinante Proteinexpression des HZI
Finanzierung: Helmholtz-Gemeinschaft, Deutsches Zentrum für Infektionsforschung, Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur, Europäische Union
Neue Ansätze in der Entnahme, Konservierung und Stabilisierung von Bioproben
Infektionsepidemiologische Studien sind für aussagekräftige und belastbare Ergebnisse auf hochwertige Biomaterialien angewiesen. Aufgrund der Etablierung neuer Technologien hat sich der Wissenstand zu molekularen und immunologischen Nachweistechnologien aber wesentlich schneller entwickelt als der Bereich der eigentlichen Bioprobenentnahme, deshalb entwickeln wir neue Konzepte und Geräte zur (Selbst)beprobung von Studienteilnehmern. Diese basieren auf neuen Ansätzen zur Probenentnahme, um Infektionserreger aus den tiefen Atemwegen nicht-invasiv und mit dem Einsatz minimaler Ressourcen verglichen zum momentanen Standardverfahren der Bronchoskopie zu gewinnen (PADFEX - Nicht invasive Erregersammlung aus den tiefen Atemwegen). Darüber hinaus spielt auch die Entwicklung von Konservierungs- und Stabilisierungsmethoden, die die Qualität von Biomaterialien verbessern, die außerhalb von streng kontrollierten, hochgradig standardisierten Studienbedingungen gesammelt werden müssen, eine Rolle (Studie). Diese Neuentwicklungen erfolgen dabei interdisziplinär in Zusammenarbeit mit Experten aus natur-, ingenieur- und materialwissenschaftlichen Fachrichtungen.
Partner: Klinik für Pneumologie und Infektiologie der Medizinischen Hochschule Hannover, Institut für Funktionelle Grenzflächen am Karlsruher Institut für Technologie, Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin, Institut für Produktionstechnik an der Ostfalia Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Niedersächsisches Zentrum für Biomedizintechnik, Implantatforschung und Entwicklung an der Tierärztlichen Hochschule Hannover
Finanzierung: Deutsches Zentrum für Infektionsforschung, Pre4D-Fond des Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung
Ausgewählte Publikationen und Patente
Becker, M., M. Strengert, D. Junker, P. D. Kaiser, T. Kerrinnes, B. Traenkle, H. Dinter, J. Haring, S. Ghozzi, A. Zeck, F. Weise, A. Peter, S. Horber, S. Fink, F. Ruoff, A. Dulovic, T. Bakchoul, A. Baillot, S. Lohse, M. Cornberg, T. Illig, J. Gottlieb, S. Smola, A. Karch, K. Berger, H. G. Rammensee, K. Schenke-Layland, A. Nelde, M. Marklin, J. S. Heitmann, J. S. Walz, M. Templin, T. O. Joos, U. Rothbauer, G. Krause, and N. Schneiderhan-Marra. "Exploring Beyond Clinical Routine Sars-CoV-2 Serology Using Multicov-Ab to Evaluate Endemic Coronavirus Cross-Reactivity." Nat Commun 12, no. 1 (Feb 19 2021): 1152. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-20973-3.
Strengert, M., M. Becker, G. M. Ramos, A. Dulovic, J. Gruber, J. Juengling, K. Lürken, A. Beigel, E. Wrenger, G. Lonnemann, A. Cossmann, M. V. Stankov, A. Dopfer-Jablonka, P. D. Kaiser, B. Traenkle, U. Rothbauer, G. Krause, N. Schneiderhan-Marra, and G. M. N. Behrens. "Cellular and Humoral Immunogenicity of a Sars-Cov-2 mRNA Vaccine in Patients on Haemodialysis." EBioMedicine 70 (Aug 2021): 103524. https://dx.doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103524.
A. Dulovic, B. Kessel, M. Harries, M. Becker, J. Ortmann, J. Griesbaum, J. Jüngling, D. Junker, P. Hernandez, D. Gornyk, S. Glöckner, V. Melhorn, S. Castell, J.K. Heise, Y. Kemmling, T. Tonn, K. Frank, T. Illig, N. Klopp, N. Warikoo, A. Rath, C. Suckel, A.U. Marzian, N. Grupe, P.D. Kaiser, B. Traenkle, U. Rothbauer, T. Kerrinnes, G. Krause, B. Lange, N. Schneiderhan-Marra, M. Strengert. “Comparative magnitude and persistence of humoral SARS-CoV-2 vaccination responses on a population level in Germany.” Front Immunol. 2022;13:828053. Published 2022 Feb 16. doi:10.3389/fimmu.2022.828053
H. Jacobsen, M. Strengert, H. Maaß, M. A. Ynga Durand, B. Kessel, M. Harries, U. Rand, L. Abassi, Y. Kim, T. Lüddecke, P. Hernandez, J. Ortmann, J.-K. Heise, S. Castell, D. Gornyk, S. Glöckner, V. Melhorn, Y. Kemmling, B. Lange, A. Dulovic, J. Häring, D. Junker, N. Schneiderhan-Marra, M. Hoffmann, S. Pöhlmann, G. Krause, L. Cicin-Sain: “Diminished neutralization responses towards SARS-CoV-2 Omicron VoC after mRNA or vector-based COVID-19 vaccinations. ”Scientific Reports 2022. doi.org/10.1038/s41598-022-22552-y
Häring J., Hassenstein MJ., Becker M., Ortmann J., Junker D., Karch A., Berger K., Tchitchagua T., Leschnik O., Harries M., Gornyk D., Hernández P., Lange B., Castell S., Krause G., Dulovic A., Strengert M., Schneiderhan-Marra N.. „Borrelia multiplex: a bead-based multiplex assay for the simultaneous detection of Borrelia specific IgG/IgM class antibodies.“ BMC Infect Dis. 2022. : doi.org/10.1186/s12879-022-07863-9
N. Villalobos, B. Kessel, J. Carolina Torres Páez, J. Strömpl, T. Kerrinnes, F. Pio de la Hoz Restrepo, M. Strengert, G. Krause. “Seroprevalence of Hepatitis E virus in children and adolescents living in urban Bogotá: an explorative cross-sectional study.” Frontiers in Public Health 2023: doi:10.3389/fpubh.2023.981172
Krause G., Castell S., Kerrinnes, T., Strengert M. “PADFEX: assembly for enrichment of microorganisms present in the aerosol including small droplets from respiratory air of a subject and method for enrichment of microorganisms” (EP000004012042A1; WO002022129019A1)
Team Strategie, Administration & Koordination
Teamleitung: Dr. Vanessa Melhorn
Stellvertretende Leitung: Dr. Marieke Ahlborn
Weitere Teammitglieder, siehe Team-Seite
Das Team Strategie, Administration und Koordination bearbeitet zwei Themenbereiche:
Zum einen liegen die Aufgaben in der Unterstützung der Abteilungsleitung (Sekretariat), in der abteilungsinternen Personalplanung und -umsetzung, dem Budgetmanagement der Abteilungsmittel und der Drittmittelprojekte, dem Projektmanagement bestehender Projekte und im Management der vorhandenen Ressourcen (Gebäude- und Raumplanung, Hardware etc.).
Zum anderen unterstützt das Team bei der Koordination der strategischen Ausrichtung der wissenschaftlichen Forschungsinhalte der Abteilung und in der Drittmittelakquise. Dazu gehören die Entwicklung und das Monitoring der abteilungsinternen Forschungsstrategie im Kontext der Programm-orientierten Förderung und die Standardisierung forschungsorganisatorischer Prozesse.
Ziele
Während des Studiums werden die PhD-Studierenden darauf vorbereitet, eigenständig epidemiologische Projekte durchzuführen. Studiengangsabsolventen streben Karrieren in Forschung und Wissenschaft, nationalen Institutionen des Gesundheitswesens, Ministerien, Krankenkassen, internationalen Organisationen oder in anderen nicht staatlichen Organisationen an.
Der PhD-Studiengang ermöglicht eine individuelle Karriereplanung und eine Ausbildung, die sich an persönlichen wissenschaftlichen Interessen ausrichtet.
Ziele des PhD-Studiengangs sind:
- Erfahrungen in der eigenständigen Planung, Leitung, Durchführung und Auswertung epidemiologischer Forschungsprojekte zu sammeln
- Vertiefende Kenntnisse zu epidemiologischen und statistischen Methoden zu erwerben
- Beiträge zur wissenschaftlichen Evidenz in der Epidemiologie und Gesundheitsforschung zu leisten
- Fähigkeiten zur Präsentation epidemiologischer Inhalte auf Konferenzen sowie in wissenschaftlichen Publikationen zu verbessern
- Erfahrungen beim Lehren epidemiologischer Methoden zu erwerben
- das Verständnis von Guter Epidemiologischer Praxis (GEP) zu fördern
Studiengang
- Der PhD-Studiengang erstreckt sich in der Regel über drei Jahre.
- Der Studiengang besteht aus individueller epidemiologischer Forschungstätigkeit (125 Credit Points) sowie aus einem obligatorischen begleitenden Lehrprogramm (55 Credit Points, mindestens 300 Lehreinheiten).
- Das begleitende Lehrprogramm beinhaltet Vorlesungen und Seminare sowie epidemiologische Feldforschung in unserem Studienzentrum und im epidemiologischen Labor.
- Unterrichtssprache der Lehrveranstaltungen ist Englisch. Der PhD-Studiengang wird durch ein Netzwerk von Doktorandinnen und Doktoranden, Post-Docs und Betreuern und Betreuerinnen unterstützt.
PhD-Studiengang
Weitere Informationen zum PhD-Studiengang Epidemiologie finden Sie hier.
NAKO Gesundheitsstudie
Kompetenzeinheit Impfdaten der Nationalen Kohorte
Die Abteilung für Epidemiologie hat in einem Pretest (Pretest 2) der NAKO Gesundheitsstudie die Machbarkeit der Impfdatenerfassung aus den mitgebrachten Impfpässen der Studienteilnehmer im Rahmen der NAKO Gesundheitsstudie untersucht. Aufgrund des positiven Ergebnisses wurde das Modul „Impfdaten“ bundesweit in das intensivierte Untersuchungsprogramm (Level 2) der NAKO Gesundheitsstudie aufgenommen und die Kompetenzeinheit Impfdaten am Helmholtz Zentrums für Infektionsforschung gegründet.
Die Kompetenzeinheit Impfdaten ist eine eigenständig agierende Einrichtung der NAKO Gesundheitsstudie. Sie definiert die standardisierte und pseudonymisierte Erfassung des Impfstatus aus den Impfdokumenten der Studienteilnehmer und führt die Übertragung der Daten in eine Datenbank aus. Diese Daten, die zum Beispiel auch Chargennummern der verabreichten Impfungen beinhalten, werden nach Qualitätssicherung durch die Kompetenzeinheit in die zentrale Studiendatenbank "NAKO Gesundheitsstudie" integriert und stehen dort für wissenschaftliche Auswertungen zur Verfügung. Insgesamt sollen die Impfdaten von mindestens 40.000 Studienteilnehmern erfasst werden.
Studienzentrum Hannover
Mit deutschlandweit 200 000 Teilnehmern und 18 Studienzentren ist die NAKO Gesundheitsstudie die größte ihrer Art in der deutschen Geschichte. Im Studienzentrum Hannover sollen 10 000 Teilnehmer aus dem Großraum Hannover untersucht und befragt werden.
Technologieangebote
Folgende Technologien wurden von der Abteilung Epidemiologie entwickelt und teilweise zum Patent angemeldet:
- Low Bandwidth Data Base Synchronization (LBDS)
- Multiplex Serology for Population-based Serosurveys
- Pathogen Detection in Filtered Expirates (PADFEX)
- Surveillance Outbreak Response Management & Analysis System (SORMAS)
Ausgewählte Publikationen
Rodiah, I., P. Vanella, A. Kuhlmann, V.K. Jaeger, M. Harries, G. Krause, A. Karch, W. Bock, B. Lange. "Age-Specific Contribution of Contacts to Transmission of Sars-Cov-2 in Germany." European Journal of Epidemiology (2023).
https://doi.org/10.1007/s10654-022-00938-6
Heinsohn, T., B. Lange, P. Vanella, I. Rodiah, S. Glöckner, A. Joachim, D. Becker, et al. "Infection and Transmission Risks of Covid-19 in Schools and Their Contribution to Population Infections in Germany: A Retrospective Observational Study Using Nationwide and Regional Health and Education Agency Notification Data." PLOS Medicine 19, no. 12 (2022)
https://dx.doi.org/10.1371/journal.pmed.1003913
Peters, A., A. Peters, K. Halina Greiser, S. Göttlicher, W. Ahrens, M. Albrecht, F. Bamberg, et al. "Framework and Baseline Examination of the German National Cohort (Nako)." European Journal of Epidemiology (2022).
https://doi.org/10.1007/s10654-022-00890-5
Becker, M., M. Strengert, D. Junker, P. D. Kaiser, T. Kerrinnes, B. Traenkle, H. Dinter, et al. "Exploring Beyond Clinical Routine Sars-Cov-2 Serology Using Multicov-Ab to Evaluate Endemic Coronavirus Cross-Reactivity." Nat Commun 12, no. 1 (2021): 1152.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/33608538.
https://doi.org/10.1038/s41467-021-20973-3
Yinka-Ogunleye, A., O. Aruna, M. Dalhat, D. Ogoina, A. McCollum, Y. Disu, I. Mamadu, et al. "Outbreak of Human Monkeypox in Nigeria in 2017–18: A Clinical and Epidemiological Report." The Lancet Infectious Diseases 19, no. 8 (2019): 872-79.
https://doi.org/10.1016/s1473-3099(19)30294-4
