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Metabolisches Engineering von Aktinomyzeten
Die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen ist ein zunehmendes Problem bei der Therapie von Infektionskrankheiten. Die Entwicklung neuer antibiotischer Medikamente basiert häufig auf bereits bekannten Molekülen und Wirkprinzipien, so dass die Bakterien sich schnell anpassen können. Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler nach ganz neuen Wirkstoffen. Am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) entwickeln sie neue Wege, mit denen sie Aktinomyceten bislang unbekannte Stoffe entlocken.
Chemische Biologie
Auf der Suche nach neuen Therapien gegen Krankheitserreger, fokussieren sich Wissenschaftler hauptsächlich auf chemische Wirkstoffe. Die drei Ziele, die wir am HZI in der Abteilung der Chemischen Biologie (CBIO) verfolgen, sind: Neue Wirkstoffe zu entdecken, deren Funktionsweisen aufzuklären und ihre Eigenschaften zu optimieren.
Zentrale Einheit für Mikroskopie
Sowohl Lichtmikroskopie als auch Elektronenmikroskopie sind hervorragend dafür geeignet, um mit hoher Auflösung zu verfolgen, wie pathogene Bakterien sich an Zellen anheften oder in diese eindringen. Hochauflösende Elektronenmikroskopie ist die einzige Möglichkeit, diese Prozesse morphologisch zu untersuchen und zur Aufklärung von Pathogenitätsmechanismen beizutragen.
Epidemiologie
Epidemiologie erforscht Gesundheit und Krankheit auf der Bevölkerungsebene – die Infektionsepidemiologie beschäftigt sich mit übertragbaren Krankheiten. Ihre Werkzeuge und Methoden sind systematische Befragungen, klinische Untersuchungen und labordiagnostische Nachweise sowie statistische Analysen. So können Ursachen und Risikofaktoren für Infektionen identifiziert werden. Die Infektionsepidemiologie trägt zur Entwicklung von Präventionsmaßnahmen, ebenso wie zur Früherkennung und Therapie von Erkrankungen bei. Zudem überprüft sie die Wirksamkeit solcher Maßnahmen.
Biomarker für Infektionskrankheiten
Die Arbeitsgruppe „Biomarker für Infektionserkrankungen“ arbeitet an der Identifizierung von präziseren diagnostischen und prognostischen Wirts-Biomarkern sowohl für Infektionserkrankungen als auch für die Verbesserung der Impfantwort. Die klinischen Ziele dieser Gruppe sind die Optimierung und Auswahl der effektivsten, individualisierten Behandlung frühestmöglich nach Erkrankung, um dadurch die Verwendung von Antibiotika zu rationalisieren (Verbesserung des verantwortungsvollen Umgangs mit Antiinfektiva, antiinfective stewardship) und die Behandlungserfolge zu erhöhen. Die Gruppe hat ihren Sitz am TWINCORE in Hannover.
Antivirale Antikörper-Omics
Antikörper sind Schlüsselkomponenten des adaptiven Immunsystems und entscheidend für die Abwehr von Infektionskrankheiten. Ziel unserer Forschung ist ein besseres Verständnis der Mechanismen der Antikörper-vermittelten Schutzwirkung und dieses zur Entwicklung neuartiger und effektiverer Impfstoff- und Behandlungsstrategien für Infektionskrankheiten zu nutzen. Die Nachwuchsgruppe hat ihren Sitz am TWINCORE in Hannover.
Strukturelle Infektionsbiologie
Die moderne infektionsbiologische Forschung versucht, die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Pathogen zu verstehen und gezielt zu manipulieren. Die damit verbundenen Untersuchungen haben interdisziplinären Charakter und verbinden Forschungsfelder wie die Zellbiologie mit der Mikrobiologie. In der Strukturellen Infektionsbiologie werden darüber hinaus verschiedenste biophysikalische Methoden angewendet, die es uns erlauben, den Infektionsprozess oder Teilaspekte davon bei hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu untersuchen. Diese Abteilung hat ihren Sitz im Center for Structural Systems Biology (CSSB) am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg.
Struktur und Funktion der Proteine
Der Schlüssel zu neuen Angriffspunkten gegen Krankheitserreger steckt im Detail, genauer: in Proteinen, über die die Krankheitserreger mit ihren Wirten in Kontakt treten oder die sie für lebenswichtige Stoffwechselprozesse benötigen. Die Wirkungsweise dieser Eiweißstoffe lässt sich verstehen, wenn man ihre dreidimensionale Struktur kennt. Unsere Wissenschaftler setzen hierfür moderne Techniken wie die Röntgenstrukturanalyse, Kernresonanzspektroskopie (NMR) und Massenspektrometrie ein.
RNA-Biologie bakterieller Infektionen
Ziel der Arbeitsgruppe von Jörg Vogel ist es, die gesamte funktionelle Vielfalt von nicht-kodierender RNA und deren Partnerproteinen in pathogenen Bakterien und im menschlichen Mikrobiom aufzuklären. Hierfür entwickeln wir neue RNA-Sequenzierungsmethoden auf Einzelzell-Ebene, mit deren Hilfe wir tiefere Einblicke in die RNA-Welt von Mikroorganismen erhalten und somit aufklären können, wann, wie, und warum RNA als Regulator bei Infektionsprozessen fungiert. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, Krankheitserreger zielgenau zu bekämpfen oder das Mikrobiom mit Präzision zu manipulieren. Unsere Projekte konzentrieren sich auf zahlreiche Bakterienarten, von Salmonella Typhimurium bis hin zu anaeroben Mikroben wie dem mit Darmkrebs in Verbindung gebrachtem Fusobacterium nucleatum. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Nanoinfektionsbiologie
Viren schaffen es trotz ihrer einfachen Struktur und geringen Größe sehr effizient in Wirtszellen einzudringen, diese zu infizieren und zu verändern. Die entscheidenden Prozesse involvieren hierbei die Interaktion nur weniger viraler und zellulärer Proteine. Jedoch ist der Kontakt entscheidend für den Ausgang der Infektion und die zelleigene Immunantwort. Wir studieren genau diese Prozesse, um zu verstehen, welche zellulären Prozesse durch die Virus-Zell Interaktion aktiviert werden und wie die Anwesenheit der Viren auf zellulärer Ebene interpretiert wird. Auf der Größenordnung einzelner Viren sind diese Prozesse, ihre Dynamik und strukturelle Voraussetzungen weitgehend unverstanden. Wir nutzen daher moderne Mikroskopieverfahren, die es erlauben, virale und zelluläre Nanostrukturen während der Infektion zu visualisieren.
