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Ökologie und Entstehung von Zoonosen
Zoonosen, d. h. zwischen Tieren und Menschen übertragbare Krankheiten, bedrohen sowohl die menschliche Gesundheit als auch Haus- und Wildtiere. Verstärkt durch Klimawandel, Globalisierung und zunehmendes Eindringen des Menschen in tierische Lebensräume werden Mensch-Tier-Kontakte immer häufiger; das Risiko des Auftretens von Zoonosen – und damit auch von Pandemien – steigt. Unsere Forschung zielt darauf ab, das Auftreten und die Ökologie solcher Zoonosen zu verstehen, d. h. wie Krankheitserreger zwischen Populationen, Landschaften und Ökosystemen übertragen werden. Dabei beziehen wir den biotischen und abiotischen Kontext der Krankheitsübertragung mit ein und tragen so zu besserer Pandemic Preparedness und Prävention bei. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für One Health (HIOH) .
Rekodierungsmechanismen in Infektionen
Verschiedene Virustypen wie Ebola, Influenza und HIV besitzen ein extrem kleines Genom, bei welchem RNA als genetisches Material verwendet wird. Damit ihre Gene von der Translationsmaschinerie des Wirtes in eine Vielzahl von Genprodukten umgeschrieben werden, haben sich verschiedene Strategien zu alternativer Translation entwickelt. Hierzu gehören unter anderem das Überlesen von Stopcodons oder die Verwendung alternativer ribosomaler Eintrittstellen (non-IRES initiation) und ribosomaler Rasterverschiebungen (Frameshifting). Interessanterweise werden diese Mechanismen auch bei der Expression der zellulären Gene des Wirtes verwendet. Durch unsere Forschung möchten wir die Prozesse verstehen, die es ermöglichen, auf einem RNA-Strang mehrere Proteine simultan zu codieren und wie dadurch Genexpression zeitlich und räumlich reguliert werden kann. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Einzelzellanalyse
Pathogene Bakterien können in ihrem Wirt zeitlebens verharren und trotz durchgehender Kontrolle durch das Immunsystem zu wiederkehrenden Infektionen führen. Die Mechanismen, wie sich ein Teil der Krankheitserreger der Kontrolle des Immunsystems entziehen und im Wirt ausbreiten kann, sind weitestgehend unverstanden. Unsere Arbeitsgruppe entwickelt hierfür Verfahren zur Transkriptom-Analyse von Einzelzellen, um den Mikrolebensraum einzelner Krankheitserreger besser verstehen und die funktionellen Auswirkungen auf den Verlauf von Infektionen analysieren zu können. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Virologie und angeborene Immunität
Täglich dringen Krankheitserreger in unseren Körper ein – dabei bleiben sie nicht unerkannt. Sie treffen mit unserem Immunsystem auf einen starken Verteidiger, der Eindringlinge erkennt und umgehend Abwehrmaßnahmen ergreift. Viele Krankheitserreger können aber selbst bei einem intakten Immunsystem lebenslange Infektionen herbeiführen. Zu diesen Erregern gehört die Familie der Herpesviren. Infizieren wir uns mit einem der heute neun bekannten humanen Herpesviren, so etablieren diese Viren eine chronische Infektion und werden zu unseren lebenslangen Begleitern.
Vakzinologie und angewandte Mikrobiologie
Die Impfung ist die effizienteste Strategie zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten. Die Kunst des Impfstoffforschers besteht darin, Substanzen zu finden, die verhindern, dass wir an Krankheiten wie Influenza oder viraler Hepatitis erkranken. Aber was macht einen Impfstoff erfolgreich und sorgt für wirksamen Schutz? Unsere Wissenschaftler:innen untersuchen die Reaktion des Immunsystems, um diese Frage zu beantworten und bessere Impfstrategien zu entwickeln.
Genomanalytik
Die Genomanalytik (GMAK) stellt den Forschergruppen des HZI die Technologie des Next Generation Sequencing (NGS) zur Verfügung. Auch externe Nutzer können Zugang zu dieser Technologie erhalten, z. B. im Rahmen von Kooperationsvereinbarungen. Neben der Qualitätsprüfung von DNA/RNA-Proben, der Präparation von DNA/RNA Libraries und deren Sequenzierung bietet die GMAK auch ein Primary-Data-Processing, die Prüfung der Datenqualität und die Analyse an. Eine Reihe von Analyse Pipelines für die Secondary-Data-Analysis sind dafür eingerichtet.
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.
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.
System-Immunologie
Das Immunsystem mit Hilfe der Mathematik zu verstehen, das ist das Ziel der Abteilung System Immunologie. Mathematische Modelle sollen helfen, Krankheiten schneller und besser zu erforschen, die mit dem Immunsystem in Verbindung stehen. Erfahren Sie hier, wie die Forscher die Mathematik nutzen, um chronisch-entzündliche Krankheiten, die Steuerung von speziell auf Erreger angepasste Immunantworten sowie die Wechselwirkung des Nerven-, des endokrinen und des Immunsystems zu untersuchen.
Neuroinflammation und Neurodegeneration
Welche Rolle spielen Infektionen und damit einhergehende entzündliche Reaktionen für die Entwicklung oder sogar für die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen? Wiederholte Infektionen und die nachfolgenden Entzündungen infolge der Immunreaktion, könnten im Gehirn eine Reihe von Prozessen auslösen, die letztlich zu neuronalen Schäden führen. Durch das bessere Verständnis neurodegenerativer Abläufe können rationale Therapieszenarien entwickelt werden, die bessere Therapien und Vorsorgemaßnahmen bei neuronalen Erkrankungen des Zentralnervensystems ermöglichen.
