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LncRNA und Infektionsbiologie
Um Infektionskrankheiten erfolgreich bekämpfen zu können, benötigen wir neuartige Ansätze zum Verständnis der biologischen Mechanismen von Infektionen. Traditionell liegt der Fokus bei der Erforschung der Immunantwort infizierter Zellen auf der Aktivität von Transkriptionsfaktoren. In den letzten Jahren rücken jedoch auch nicht-kodierende RNAs immer stärker als potente Regulatoren in den Fokus: Hunderte „lange nicht-kodierende RNAs“ (lncRNAs), die Boten-RNAs ähneln, jedoch nicht als Vorlage für die Proteinsynthese fungieren, werden in infizierten Zellen spezifisch reguliert. Es ist bereits bekannt, dass einzelne lncRNAs für die Steuerung der Wirtsantwort von Bedeutung sind – die zugrundeliegenden Funktionsmechanismen solcher lncRNA Regulatoren sind bisher jedoch weitgehend unerforscht. Unsere Forschungsgruppe nutzt neuste Methoden aus den Feldern der Biochemie, Genetik und Bioinformatik um die Funktionsmechanismen von lncRNAs in Infektionskrankheiten zu entschlüsseln und diese für die Entwicklung von RNA-basierten Therapieansätzen nutzbar zu machen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Experimentelle Immunologie
Immunzellpopulationen zeichnen sich durch ein hohes Maß an Heterogenität aus, um effiziente und spezialisierte Reaktionen auf die vielfältigen Krankheitserreger zu ermöglichen. Dies gilt insbesondere für Zellen des adaptiven Immunsystems, aber auch Immunzellpopulationen des angeborenen Immunsystems sind heterogen und können sich an unterschiedliche Bedingungen anpassen. Die Anpassung von Immunzellen ist häufig mit epigenetischen Veränderungen assoziiert, die zur Fixierung von Genexpressionsmustern führen und schließlich zu Zellen mit hochspezialisierten Phänotypen und funktionellen Eigenschaften führen.
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.
Klinische Bioinformatik
Die Abteilung "Klinische Bioinformatik" befasst sich damit, molekulare Informationen mit Hilfe von computergestützten Methoden wie dem Maschinellen Lernen, der Künstlichen Intelligenz oder anderer Algorithmen zu analysieren. Im Mittelpunkt steht es, räumlich- und zeitlich aufgelöste Prozesse zu betrachten, um zu verstehen, wie Bakterien als Naturstoffproduzenten mit Menschen interagieren, wie sie Erkrankungen auslösen oder sogar vor ihnen schützen können. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Infektionsimmunologie
In und auf uns tobt ein von uns meist unbemerkter aber ständiger Kampf: Bakterien greifen unseren Organismus an, unser Immunsystem wehrt sich dagegen und die Angreifer versuchen diese Abwehr auszutricksen. Gewinnen wir, merken wir nichts – gewinnen die Bakterien, werden wir krank. Dann unterstützen wir unser Immunsystem mit Antibiotika, die allerdings inzwischen immer häufiger von den Bakterien umgangen werden. Unsere Wissenschaftler:innen arbeiten an neuen Strategien gegen bakterielle Infektionserreger und versuchen dabei von den Bakterien unbemerkt zu bleiben.
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.
Bioinformatik der Individualisierten Medizin
Infektionen gehören zu den größten Bedrohungen für die Gesundheit und zu den bedeutendsten Todesursachen weltweit. Unser Ziel ist es, die genetischen Risikofaktoren für eine Infektionsanfälligkeit und die nachfolgenden molekularen Prozesse aufzuklären. Dies ist entscheidend, um Fortschritte beim Verständnis und bei der individuellen Behandlung von Infektionskrankheiten zu erzielen und die Identifizierung von Risikopatienten zu verbessern. Als Abteilung des HZI sind wir dem CiiM zugeordnet und sind derzeit am TWINCORE in Hannover beheimatet.
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.
Chemische Biologie der Kohlenhydrate
Pseudomonas aeruginosa ist allgegenwärtig, krankheitserregend und lebt in schleimigen Lebensgemeinschaften, sogenannten Biofilmen. Etwa 90 Prozent der Mukoviszidose-Patienten sterben an diesem Keim. Außerdem hat sich das Bakterium zu einem der Hauptverursacher von Krankenhausinfektionen entwickelt. Die Behandlung ist problematisch, denn durch sein Leben im Biofilm ist der Keim gut vor dem Immunsystem und auch vor Antibiotika geschützt. Zudem bildet er zunehmend Resistenzen gegen Antibiotika aus. Unsere Wissenschaftler entwickeln Substanzen, die diese Biofilme auflösen sollen und damit P. aeruginosa angreifbar machen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Antivirale und Antivirulenzwirkstoffe
Die Arbeitsgruppe von Martin Empting konzentriert sich darauf innovative und herausfordernde Zielmolküle für Antiinfektiva zu adressieren. Darunter befinden sich bakterielle Regulationssysteme sowie bisher wenig erforschte Persistenz-vermittelnde herpesvirale Effektorproteine. Auf diesem Wege wollen wir verbreitete Resistenzmechanismen aushebeln und die schmale Wirkstoffentwicklungspipeline im Bereich der Antiinfektiva erweitern. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
