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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.
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.
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.
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.
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).
Metabolismus bei Infektionen
Die Forschungsgruppe „Metabolismus bei Infektionen“ (CMII) unter der Leitung von Prof. Thekla Cordes konzentriert sich auf die Anwendung von Massenspektrometrie und Tracing-Ansätzen und verfolgt Stoffwechselwege, was zu Erkenntnissen über die Rolle kleiner Moleküle führt, die den Stoffwechsel und die Funktion von Immunzellen beeinflussen.
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.
