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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.
Evolution von Krankheitserregern
Ökologische Wechselwirkungen bestimmen das menschliche Leben und sind hochdynamisch; ihre Veränderungen können weitreichende Folgen für die menschliche Gesundheit haben. Dadurch hat One Health auch eine ausgeprägte evolutionäre Komponente. In den letzten Jahrzehnten haben evolutionsbiologische Konzepte wesentlich dazu beigetragen, die kurz- und langfristige Dynamik der Entstehung und Ausbreitung von Krankheitserregern zu entschlüsseln. Die Bedeutung evolutionärer Ansätze wurde während der COVID-19-Pandemie besonders deutlich. Sowohl das anfängliche Auftreten als auch die spätere Ausbreitung und Evolution von SARS-CoV-2 wurden mit Hilfe der evolutionären Genomik untersucht – wobei die Entstehung der besorgniserregenden Varianten (variants of concern, VOC) in erster Linie durch Beobachtungsdaten und inferentielle Statistik nachgewiesen wurde. Die Abteilung Evolution von Krankheitserregern untersucht sowohl aktuelle als auch historische Proben und kann daraus gezielte Vorhersagen zur zukünftigen Verbreitung wichtiger Erreger ableiten und so einen wichtigen Beitrag zur öffentlichen Gesundheit leisten. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für One Health .
Experimentelle Virologie
Viren sind winzige Vehikel, die biologische Informationen transportieren, um die Funktionen von menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Zellen zu verändern, damit sie sich vermehren können. Sogenannte "umhüllte" Viren bestehen aus nur einer Schicht von Proteinen, sind mit genetischem Material gefüllt und von einer dünnen Hülle aus Lipiden umgeben, in die virale Proteine eingebettet sind. Obwohl Viren winzig und einfach gebaut sind, können virale Krankheitserreger wie das Hepatitis-C-Virus (HCV), das Respiratorische Synzytial-Virus (RSV) und SARS-CoV-2 die Gesundheit von Millionen von Menschen bedrohen. Die Forscher:innen am Institut für Experimentelle Virologie konzentrieren sich auf Grundlagenforschung und translationale Forschung von RNA-Viren. Unsere Forschungsgruppen kombinieren das Fachwissen molekularer und zellbiologischer Ansätze mit computergestützten Methoden, um die viralen Replikationsmechanismen aufzuklären und neue therapeutische und präventive Strategien zu entwickeln.
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.
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.
Evolutionäre Gemeinschaftsökologie
Der Mensch ist zunehmend Teil der Interaktionsnetze und die Übertragung von Krankheitserregern vom Tier auf den Menschen nimmt zu. Tatsächlich stellen neu auftretende Zoonosen eine zunehmende Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar. Die meisten dieser Krankheiten haben ihren Ursprung in Wildtieren. Mikroorganismen und die mit ihnen verbundenen Krankheiten beeinflussen auch das Fortbestehen und die Erhaltung von Tierpopulationen. Gelegentlich werden Krankheitserreger auch vom Menschen auf Tiere übertragen. Die Forschungsgruppe „Evolutionäre Gemeinschaftsökologie“ untersucht, wie sich die veränderte Zusammensetzung von Tiergemeinschaften kaskadenartig auf ihre mikrobiellen Gemeinschaften, Krankheiten und Übertragungsraten auch auf den Menschen auswirkt. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für One Health .
