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Ökologie und Entstehung von Zoonosen
Zoonosen, d. h. zwischen Tieren und Menschen übertragbare Krankheiten, bedrohen sowohl die menschliche Gesundheit als auch Haus- und Wildtiere. Verstärkt durch Klimawandel, Globalisierung und zunehmendes Eindringen des Menschen in tierische Lebensräume werden Mensch-Tier-Kontakte immer häufiger; das Risiko des Auftretens von Zoonosen – und damit auch von Pandemien – steigt. Unsere Forschung zielt darauf ab, das Auftreten und die Ökologie solcher Zoonosen zu verstehen, d. h. wie Krankheitserreger zwischen Populationen, Landschaften und Ökosystemen übertragen werden. Dabei beziehen wir den biotischen und abiotischen Kontext der Krankheitsübertragung mit ein und tragen so zu besserer Pandemic Preparedness und Prävention bei. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für One Health (HIOH) .
Rekodierungsmechanismen in Infektionen
Verschiedene Virustypen wie Ebola, Influenza und HIV besitzen ein extrem kleines Genom, bei welchem RNA als genetisches Material verwendet wird. Damit ihre Gene von der Translationsmaschinerie des Wirtes in eine Vielzahl von Genprodukten umgeschrieben werden, haben sich verschiedene Strategien zu alternativer Translation entwickelt. Hierzu gehören unter anderem das Überlesen von Stopcodons oder die Verwendung alternativer ribosomaler Eintrittstellen (non-IRES initiation) und ribosomaler Rasterverschiebungen (Frameshifting). Interessanterweise werden diese Mechanismen auch bei der Expression der zellulären Gene des Wirtes verwendet. Durch unsere Forschung möchten wir die Prozesse verstehen, die es ermöglichen, auf einem RNA-Strang mehrere Proteine simultan zu codieren und wie dadurch Genexpression zeitlich und räumlich reguliert werden kann. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Einzelzellanalyse
Pathogene Bakterien können in ihrem Wirt zeitlebens verharren und trotz durchgehender Kontrolle durch das Immunsystem zu wiederkehrenden Infektionen führen. Die Mechanismen, wie sich ein Teil der Krankheitserreger der Kontrolle des Immunsystems entziehen und im Wirt ausbreiten kann, sind weitestgehend unverstanden. Unsere Arbeitsgruppe entwickelt hierfür Verfahren zur Transkriptom-Analyse von Einzelzellen, um den Mikrolebensraum einzelner Krankheitserreger besser verstehen und die funktionellen Auswirkungen auf den Verlauf von Infektionen analysieren zu können. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Virologie und angeborene Immunität
Täglich dringen Krankheitserreger in unseren Körper ein – dabei bleiben sie nicht unerkannt. Sie treffen mit unserem Immunsystem auf einen starken Verteidiger, der Eindringlinge erkennt und umgehend Abwehrmaßnahmen ergreift. Viele Krankheitserreger können aber selbst bei einem intakten Immunsystem lebenslange Infektionen herbeiführen. Zu diesen Erregern gehört die Familie der Herpesviren. Infizieren wir uns mit einem der heute neun bekannten humanen Herpesviren, so etablieren diese Viren eine chronische Infektion und werden zu unseren lebenslangen Begleitern.
Vakzinologie und angewandte Mikrobiologie
Die Impfung ist die effizienteste Strategie zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten. Die Kunst des Impfstoffforschers besteht darin, Substanzen zu finden, die verhindern, dass wir an Krankheiten wie Influenza oder viraler Hepatitis erkranken. Aber was macht einen Impfstoff erfolgreich und sorgt für wirksamen Schutz? Unsere Wissenschaftler:innen untersuchen die Reaktion des Immunsystems, um diese Frage zu beantworten und bessere Impfstrategien zu entwickeln.
Experimentelle Virologie
Viren sind winzige Vehikel, die biologische Informationen transportieren, um die Funktionen von menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Zellen zu verändern, damit sie sich vermehren können. Sogenannte "umhüllte" Viren bestehen aus nur einer Schicht von Proteinen, sind mit genetischem Material gefüllt und von einer dünnen Hülle aus Lipiden umgeben, in die virale Proteine eingebettet sind. Obwohl Viren winzig und einfach gebaut sind, können virale Krankheitserreger wie das Hepatitis-C-Virus (HCV), das Respiratorische Synzytial-Virus (RSV) und SARS-CoV-2 die Gesundheit von Millionen von Menschen bedrohen. Die Forscher:innen am Institut für Experimentelle Virologie konzentrieren sich auf Grundlagenforschung und translationale Forschung von RNA-Viren. Unsere Forschungsgruppen kombinieren das Fachwissen molekularer und zellbiologischer Ansätze mit computergestützten Methoden, um die viralen Replikationsmechanismen aufzuklären und neue therapeutische und präventive Strategien zu entwickeln.
Molekulare Bakteriologie
Krankenhauskeime sind ein großes Problem und Krankenhausinfektionen sind immer noch weitverbreitet. In vielen Fällen sind die Krankheitserreger resistent gegen Antibiotika und lassen sich nur schwer bekämpfen. Erfahren Sie hier, wie Bakterien ihre Kräfte vereinen und was die Forschung dagegen unternehmen kann. Die Gruppe Molekulare Bakteriologie hat ihren Sitz sowohl am HZI als auch am TWINCORE in Hannover.
Mikrobielle Proteomik
Ein Genom enthält die gesamte Information für den Bauplan eines Organismus. Das kann beispielsweise ein Bakterium sein. Eine der zentralen Fragen in der funktionellen Genomforschung ist: Wie werden diese Baupläne umgesetzt, so dass aus vergleichsweise einfachen, molekularen Codes ein Mikroorganismus entsteht, der uns unter Umständen sogar krank machen kann? Welche Mechanismen stecken dahinter und unter welchen Bedingungen sind diese aktiv?
Genomanalytik
Die Genomanalytik (GMAK) stellt den Forschergruppen des HZI die Technologie des Next Generation Sequencing (NGS) zur Verfügung. Auch externe Nutzer können Zugang zu dieser Technologie erhalten, z. B. im Rahmen von Kooperationsvereinbarungen. Neben der Qualitätsprüfung von DNA/RNA-Proben, der Präparation von DNA/RNA Libraries und deren Sequenzierung bietet die GMAK auch ein Primary-Data-Processing, die Prüfung der Datenqualität und die Analyse an. Eine Reihe von Analyse Pipelines für die Secondary-Data-Analysis sind dafür eingerichtet.
Durchflusszytometrie und Zellsortierung
Unser Organismus besteht aus vielen verschiedenen Zelltypen mit den unterschiedlichsten Aufgaben. Solange sie ihre Funktion in der Gemeinschaft erfüllen, sind wir gesund – verändern sie sich, oder werden von Krankheitserregern verändert, gerät das sensible Gleichgewicht ins Wanken und wir werden krank. Die Serviceeinheit Durchflusszytometrie und Zellsortierung stellt den Wissenschaftlern am HZI die Geräte und das Wissen zur Verfügung, um Zellen auf der Ebene der Einzelzelle zu identifizieren und ihre Funktion zu analysieren.
