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Molekulare Strukturbiologie
Die Bekämpfung von Infektionskrankheiten hängt entscheidend von einem tiefen Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Prozesse ab. Die Strukturbiologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung der Biomedizin, indem sie wertvolle Einblicke in die Struktur, Funktion und Wechselwirkungen biologischer Makromoleküle auf atomarer und molekularer Ebene liefert. Sie kombiniert modernste Techniken wie Röntgenkristallographie, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) sowie fortschrittliche computergestützte Methoden zur Strukturvorhersage, um die dreidimensionalen Strukturen von Proteinen, Nukleinsäuren und anderen Biomolekülen aufzuklären und zu analysieren. Die Strukturbiologie spielt somit eine entscheidende Rolle in der Infektionsforschung, da sie einen präzisen Überblick über Virulenzfaktoren, Wirt-Pathogen-Interaktionen und die Mechanismen der Pathogenese und der Wirtsabwehr liefert und so den Weg für die Entwicklung neuer Antiinfektiva und Impfstoffe ebnet.
Mikrobielle Interaktionen und Prozesse
Mikroorganismen leben in ihren natürlichen Lebensräumen in komplexen Gemeinschaften und auch der menschliche Körper ist ein solcher Lebensraum. Wir sind von Bakterien in solcher Menge besiedelt, dass sie die Zahl der menschlichen Zellen weit übersteigt. Diese wirtsassoziierten Mikroorganismen können unsere Gesundheit fördern – oder ein Reservoir für Krankheitserreger sein.
Bioinformatik der Infektionsforschung
Die Abteilung “Bioinformatik der Infektionsforschung” erforscht mit computergestützten Techniken das menschliche Mikrobiom, virale und bakterielle Pathogene sowie menschliche Zelllinien anhand von großen biologischen und epidemiologischen Datensätzen. Durch die Analyse von Metaom-, Populationsgenom- und Einzelzellgenomdaten erzeugen wir experimentell überprüfbare Hypothesen, wie z.b. welche Veränderungen an Proteinen oder welche Gene assoziiert sind mit dem Auftreten einer Krankheit, von Antibiotikaresistenzen oder dem Ausweichen des Immunschutzes durch Pathogene. Wir arbeiten mit experimentellen Kollaborationspartnern zusammen, um unsere Erkenntnisse zu verifizieren und deren Translation in die medizinische Diagnostik und Behandlung zu fördern. Um die Forschungsziele zu erreichen, entwickelt die Abteilung auch neue Algorithmen und Bioinformatik-Software.
Rekombinante Proteinexpression
Proteine spielen bei Infektionen eine wichtige Rolle. Sie übernehmen nicht nur beim Eindringen und der Vermehrung von Krankheitserregern entscheidende Funktionen, sondern auch bei der Abwehrreaktion unseres Körpers oder als Arzneimittel. Um Proteine erforschen zu können, benötigen die Wissenschaftler sie oft in großen Mengen und extrem reiner Form. Erfahren Sie hier, wie Proteine künstlich hergestellt und gereinigt werden.
Mauspathologie
Histologie ist die Lehre von den Geweben und Pathologie – im weiteren Sinn – die Lehre von Krankheiten und ihren Ursachen. Die Plattform Mauspathologie ist spezialisiert auf die Herstellung von histologischen Schnittpräparaten und deren pathologischer Auswertung - speziell von Mausgeweben. Diese Auswertungen helfen den Forschern, den Zusammenhang zwischen Gewebeveränderungen und den Infektionskrankheiten zu erarbeiten.
Labor der biologischen Schutzstufe 3
Krankheitserreger der Risikogruppe 3, sogenannte hochpathogene Erreger, stellen eine ständige globale aber auch nationale Herausforderung dar, da sie beim Menschen schwere Krankheiten auslösen, gegen die es normalerweise keine wirksamen Vorbeugungs- oder Behandlungsmaßnahmen gibt. Da diese Erreger nur in besonderen Laboren der Schutzstufe 3 (S3) erforscht werden können, bieten die modernen S3 Labore des HZI eine in der heutigen Infektionsforschung unverzichtbare Technologie Plattform - nur so können unsere Wissenschaftler neue Diagnoseverfahren, Präventionsmaßnahmen, oder Therapien gegen diese Krankheitserreger entwickeln.
Virale Immunologie
"Damals war ich nicht so oft krank": Mit zunehmendem Alter verliert nicht nur die Haut ihre Elastizität - viele Organe verlieren ihre Funktion. So wie das Immunsystem: Abwehrzellen reagieren nicht mehr zeitnah, und das immunologische Gedächtnis wird nicht mehr aufgebaut. Dadurch sind wir schlecht durch Impfstoffe geschützt und anfälliger für Infektionen, leiden aber gleichzeitig an Entzündungen. Während die Mechanismen der Immunalterung unbekannt bleiben, sind chronische Virusinfektionen Umweltfaktoren, die die altersbedingten Veränderungen des Immunsystems beschleunigen können. Lesen Sie mehr darüber, wie Krankheitserreger das tatsächliche Alter unseres Immunsystems beeinflussen können.
Biostatistik
Hochdurchsatz-Technologien liefern zwar schnell viele Daten, aber diese Flut hat auch Schattenseiten: Große Mengen biologischer und medizinischer Daten müssen erst zu Ergebnissen verarbeitet werden – mit statistischen Methoden und Modellen zur Analyse. Dabei sollen neue Konzepte aus der robusten, computergestützten Statistik und Visualisierungstechniken den Wissenschaftlern helfen, ihre Daten zu verarbeiten, besser zu verstehen und Hypothesen zu generieren und zu bestätigen. Die Projektgruppe „Biostatistik“ gehört zur Arbeitsgruppe „Zelluläre Proteomforschung“ von Lothar Jänsch.
Synthetische Biologie von mikrobiellen Naturstoffen
Die Bozhüyük-Gruppe konzentriert sich auf bakterielle Naturstoffe mit einzigartigen Strukturen und bioaktiven Eigenschaften. Die Gruppe untersucht modulare und multifunktionale Megaenzyme wie Polyketidsynthasen (PKSs) und nicht-ribosomale Peptidsynthetasen (NRPSs), die viele wichtige klinische Wirkstoffe produzieren - jedoch besonders wertvoll sind, um neue Antiinfektiva zu entwickeln. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Innovative Organoid-Forschung
Organoide sind Miniaturmodelle menschlicher Organe, die im Labor aus Stammzellen gezüchtet werden. Diese feinen Gewebestrukturen ahmen die dreidimensionale Architektur und Funktion echter Organe nach und bieten Forschern eine einzigartige Möglichkeit biologische Prozesse besser zu verstehen. Unser Ziel ist es, die Entwicklung hochkomplexer Organoide voranzutreiben, zum Beispiel durch die Implementation von Immunzellen und Gefäßen. Auf diese Weise etablieren wir eine Plattform insbesondere für die Erforschung von Infektionen, die Durchführung von Impfstofftests und die Entwicklung innovativer Therapieansätze.
