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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) .
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.
Compound Profiling und Screening
Die Ausbreitung von Mikroorganismen, die resistent gegen gebräuchliche Antibiotika sind, wird auch von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als zunehmende Bedrohung betrachtet, da dadurch nicht nur die Zahl der Patienten steigt, die bei einer Infektion nicht mehr behandelt werden können, sondern unter Umständen auch andere schwere Krankheiten nicht mehr therapiert werden, wenn die Therapie mit einer Schwächung des Immunsystems und damit einem erhöhten Infektionsrisiko verbunden ist. Aus diesem Grund sind neue Wirkstoffe zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten dringend notwendig, genauso wie ein verantwortungsvoller Einsatz der existierenden Antibiotika. Voraussetzung für neue Wirkstoffe sind geeignete Tests zur Erkennung aktiver Substanzen und Substanzbibliotheken ausreichender chemischer Diversität. Neben den Primärscreens führen wir zusammen mit Partnern auch Folgeuntersuchungen durch, die zur Optimierung der Substanz führen sollen.
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.
Dynamik respiratorischer Infektionen
Mehrere chronisch entzündliche Erkrankungen der Lunge wurden kürzlich mit Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms der Atemwege in Verbindung gebracht. Darüber hinaus kann die Mikrobiota der Lunge nach ihrer Vorherrschaft entweder von proinflammatorischen Bakterien, wie Stämmen aus den Gattungen Staphylococcus, Pseudomonas und Haemophilus , oder von wenig stimulierenden Bakterien aus Gattungen wie Prevotella, Streptococcus und Veillonella klassifiziert werden. Darüber hinaus ist bereits bekannt, dass die kommensale Lungenmikrobiota die Aktivierung des Wirtsimmunsystems durch die Produktion zahlreicher struktureller Liganden und Metaboliten wie Lipopolysaccharid, Peptidoglykan und Sekundärmetaboliten beeinflussen kann. Die Interaktion zwischen der Lungenmikrobiota und dem Epithel der Atemwege sowie ihre Wechselwirkungen mit Lungenpathogenen sind jedoch noch nicht ausreichend erforscht.
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.
