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Genome Mining für Sekundärstoffe
Die weltweite, unsachgemäße Anwendung von Antibiotika führt zu einer wachsenden Bedrohung durch die Entwicklung resistenter Keime. Dementsprechend werden neue antimikrobielle Wirkstoffe dringend benötigt. Eine der vielversprechendsten Quellen für die Entdeckung naturstoffbasierter Wirkstoffe sind Mikroorganismen. Die Entwicklung neuartiger Methoden im Bereich genome mining erlaubt es das Potential bislang ungenutzter Biosynthesewege zu erkennen und für die Produktion neuer Wirkstoffe zu nutzen. Diese sollen anschließend zu Antibiotika weiterentwickelt werden, welche es erlauben multiresistente Keime zu bekämpfen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Human-Microbe Systems Bioinformatics
Im menschlichen Körper gibt es wesentlich weniger menschliche Zellen als Mikroben. Letztere stehen sowohl mit dem Wirt als auch untereinander in ständiger Wechselwirkung und können die Gesundheit und das Wohlbefinden des Einzelnen stark beeinflussen. In unserer Gruppe entwickeln wir hochmoderne Bioinformatik-Software und wenden sie an, um die Zusammenhänge zwischen Mensch und Mikroben genauer zu untersuchen und Naturstoffe zu entdecken, die an der Kommunikation zwischen den beiden Welten beteiligt sind. 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.
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.
Immunregulation
Aufgrund ihrer physiologischen Funktionen stehen unsere Schleimhäute in direktem Kontakt mit der Umwelt. Entsprechend stellen Schleimhäute die Haupteintrittspforte für Infektionserreger in unseren Körper dar und ein effizientes mukosales Immunsystem ist unabdingbar zum Schutz gegen Infektionskrankheiten. Wir erforschen Infektionen des Respirationstrakts und fokussieren hierbei auf Influenza und Pneumokokken, welche die häufigsten viralen und bakteriellen Erreger der Lungenentzündung beim Menschen darstellen. Ein wichtiger Schwerpunkt unserer Forschung bildet die molekulare und zelluläre Charakterisierung immunologischer Prozesse bei Koinfektionen zwischen Influenza und Pneumokokken und hierbei insbesondere die immunologischen Funktionen des Alveolarepithels bei der Infektionsabwehr.
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.
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) .
Integrative Informatik der Infektionsbiologie
Mit Hilfe moderner Hochdurchsatz-Technologien können in der Infektionsforschung heute tausende Genloci in einem experimentellen Ansatz simultan betrachtet werden. Dadurch lassen sich gleichzeitig Aussagen über Transkription, Translation, regulatorische Interaktionen und Fitness-Effekte treffen. Der nächste Schritt zur Weiterentwicklung unseres Verständnisses von Krankheitserregern muss nun darin bestehen, von hypothesenfreien Screenings über die Integration vielfältiger Daten aus solchen Screening-Assays zur Etablierung tragfähiger Hypothesen zu gelangen. Zu diesem Zweck entwickeln wir neue computergestützte, statistische Ansätze und Visualisierungs-Verfahren für die Interpretation komplexer post-genomischer Daten. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
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:innen nach ganz neuen Wirkstoffen. Am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) entwickeln sie neue Wege, mit denen sie Aktinomyceten bislang unbekannte Stoffe entlocken.
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).
