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Personalisierte Immuntherapie
Unsere Motivation ist es, grundlegende Fragen der Humanimmunologie anzugehen und sie in personalisierte Therapien und Diagnostik umzusetzen. Insbesondere erforscht unser Labor neue Anwendungen von Antikörpern und B-Zellen zur Behandlung und Vorbeugung menschlicher Infektionskrankheiten. Auch nach Jahrzehnten der Forschungsarbeiten, fehlen noch immer wirksame Impfstoffe gegen einige Viren, die einer Antikörperreaktion entgehen können. Um diese Herausforderung zu meistern, entwickeln wir Methoden zum besseren Verständnis der B-Zell-Reaktionen, also der Zellen, die Antikörper produzieren. Wir entwerfen maßgeschneiderte Impfstoffe, die die Immunantwort verbessern sollen, und bieten neuartige Lösungen für die Infektionsdiagnostik. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Zentrum für Individualisierte Infektionsmedizin ( CiiM ).
Nanoinfektionsbiologie
Viren schaffen es trotz ihrer einfachen Struktur und geringen Größe sehr effizient in Wirtszellen einzudringen, diese zu infizieren und zu verändern. Die entscheidenden Prozesse involvieren hierbei die Interaktion nur weniger viraler und zellulärer Proteine. Jedoch ist der Kontakt entscheidend für den Ausgang der Infektion und die zelleigene Immunantwort. Wir studieren genau diese Prozesse, um zu verstehen, welche zellulären Prozesse durch die Virus-Zell Interaktion aktiviert werden und wie die Anwesenheit der Viren auf zellulärer Ebene interpretiert wird. Auf der Größenordnung einzelner Viren sind diese Prozesse, ihre Dynamik und strukturelle Voraussetzungen weitgehend unverstanden. Wir nutzen daher moderne Mikroskopieverfahren, die es erlauben, virale und zelluläre Nanostrukturen während der Infektion zu visualisieren.
Wirt-Pathogen-Mikrobiota Interaktionen
Die Rolle von RNA in der Genexpressionskontrolle, und damit der Steuerung der zellulären Physiologie, ist lange Zeit unterschätzt worden. Mittlerweile werden Fehlfunktionen regulatorischer RNA mit zahlreichen menschlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Gleichsam verfügen pathogene Bakterien über ein großes Spektrum an nicht-kodierenden RNA-Molekülen, mit denen sie sich an äußere Umweltbedingungen anpassen, aber auch gezielt ihre Virulenz-Programme steuern können. Die genauen Wirkweisen dieser hochgradig spezifischen RNA-Moleküle zu verstehen, birgt großes Potential, um neue Behandlungsmethoden gegen bakterielle Krankheitserreger zu entwickeln. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Synthetische RNA Biologie
Ribonukleinsäuren (RNA) sind eine in lebenden Organismen allgegenwärtige Molekülklasse, welche essentiell für die Entwicklung und Funktion von Zellen ist. Dieser besondere Stellenwert lässt RNAs zu einem interessanten Ziel für die Entwicklung neuer gentechnischer Verfahren werden, um die Funktionsweisen von Zellen besser verstehen und gezielter manipulieren zu können. Mit unserer Forschung wollen wir die zentrale Rolle von RNA in der Zellbiologie besser ergründen und die Erkenntnisse dazu nutzen, neue Möglichkeiten der Analyse, Diagnose und Behandlung von Infektionskrankheiten zu entwickeln. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Antivirale Antikörper-Omics
Antikörper sind Schlüsselkomponenten des adaptiven Immunsystems und entscheidend für die Abwehr von Infektionskrankheiten. Ziel unserer Forschung ist ein besseres Verständnis der Mechanismen der Antikörper-vermittelten Schutzwirkung und dieses zur Entwicklung neuartiger und effektiverer Impfstoff- und Behandlungsstrategien für Infektionskrankheiten zu nutzen. Die Nachwuchsgruppe hat ihren Sitz am TWINCORE in Hannover.
Angeborene Immunität und Infektion
Wenn Krankheitserreger in den Körper eindringen, werden sie erkannt und Abwehrsysteme des Körpers werden direkt aktiviert. Interferone sind Moleküle, die zu der ersten Abwehrlinie des Körpers zählen. Sie verhindern die Vermehrung und Ausbreitung von Viren im Körper und alarmieren das Immunsystem. Lesen Sie hier, wie wir versuchen, dieses System zu entschlüsseln, um neue Ansätze für die Prävention und Therapie von Infektionen zu finden.
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).
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.
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.
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.
