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.

Leitung

Epidemiologisches Labor

Eine der Aufgaben des epidemiologischen Labors besteht darin, unabhängig vom Erinnerungsvermögen der betroffenen Personen (z.B. Probanden von Studien) Infektionen in Bevölkerungsgruppen zu erfassen. Aus diesem Grund suchen wir in Bioproben von Probanden, wie z.B. in Nasenabstrichen, Stuhl, Speichel und Blut, entweder gezielt nach den Erregern selbst oder nach Spuren von Erregern, welche im Zuge einer Ansteckung entstanden sind. Dazu entwickeln wir eigene Nachweismethoden und begleiten, basierend auf unserem Wissen, Feldstudien zur Erfassung des Gesundheitszustandes von Bevölkerungsgruppen in Deutschland und weltweit bezüglich des Auftretens von Infektionskrankheiten.
Ziel ist es, mit Hilfe der so gewonnenen Erkenntnisse, die Maßnahmen gegen die Verbreitung von Infektionskrankheiten zu verbessern.

Westafrikanischem Kind wird, im Rahmen eines Feldversuches, Blut aus der Fingerspitze entnommen
Gewinnung von Blut aus der Fingerspitze unter Feldbedingungen in Burkina Faso

So nutzten wir in der Vergangenheit den direkten Erregernachweis, um die Verbreitung antibiotikaresistenter Erreger in der Bevölkerung am Beispiel des Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) in der Nase zu erfassen (s-swab Studie) [1, 2]. 
In einem aktuellen Projekt zur Ermittlung der Prävalenz des Hepatitis B- Virus in einer Region im Westafrikanischen Burkina Faso konnten wir unsere Expertise in diagnostischen Feldversuchen einbringen. Hierbei stand der Wissens- und Technologietransfer im Vordergrund unserer Arbeiten.
Im Bereich des indirekten Erregernachweises befassen wir uns mit der Entwicklung molekularer Nachweismethoden zur Bestimmung der Vielfalt von Antikörpern im Blut von Probanden. Mit dieser als differentiellen Multiplex-Serologie bezeichneten Methode können wir gleichzeitig ermitteln, mit welchen Erregern die Probanden in der Vergangenheit infiziert waren und ob ein Schutz durch zuvor erfolgte Impfungen vorliegt. Dies hilft bei der Beantwortung der Frage nach der Notwendigkeit und Effektivität von Impfungen gegen Krankheitserreger mit hohem Risiko für allgemeine Bevölkerungsgruppen, wie z.B. viral verursachte Leberentzündungen und Masern. Für die Messungen verwenden wir die differentielle Multiplex-Serologie, die es uns ermöglicht, viele Proben in kleinsten Mengen (wenige Blutstropfen) auf viele Erreger bzw. Antikörper gleichzeitig zu untersuchen.
Ein erster Erfolg in diesem Projekt war die Entwicklung einer differentiellen Multiplex-Serologie speziell für Infektionen mit dem Hepatitis A-Virus. Hiermit ist es erstmalig möglich, Immunantworten auf Grund von zurückliegenden Infektionen zu identifizieren und diese gleichzeitig von Immunantworten als Reaktion auf Impfungen zu unterscheiden [3, 4]. Zukünftig planen wir die Verwendung der differentiellen Multiplex-Serologie als Schlüsseltechnologie für die Erschließung der Krankheitslast und die Messung des Erfolgs von Eliminierungsversuchen von infektionsepidemiologisch bedeutsamen Erregern wie weiteren viralen Hepatitis- Erregern und Masern. Diese Schlüsseltechnologie kann auch als begleitende Labordiagnostik bei der Einführung neu entwickelter Impfstoffe eine große Rolle spielen.   

Um aussagekräftige und belastbare Aussagen treffen zu können, ist eine fundierte infektionsepidemiologische Forschung auf hochwertige Biomaterialien angewiesen. Aufgrund der Integration neuer Technologien hat sich der Wissenstand zu molekularen Nachweistechnologien wesentlich schneller entwickelt als der Bereich der eigentlichen Bioprobensammlung. Ein Problem besteht auch in der routinemäßigen Verwendung kleiner Probenmengen von geringer Qualität, das oft auf unzureichend standardisierte Probeentnahmeverfahren im Feld zurückzuführen ist. Dieses Dilemma der Probengenerierung wird zu einem wachsenden Engpass bei komplexen Studien, insbesondere bei groß angelegten infektionsepidemiologischen Feldstudien, die außerhalb einer kontrollierten, hochgradig standardisierten Umgebung durchgeführt werden. Um Lösungen dafür zu definieren, entwickeln wir neue Konzepte und Geräte zur Selbstbeprobung von Studienteilnehmern. Diese basieren auf neuen Ansätzen zu Probenentnahme sowie Konservierungs- und Stabilisierungsmethoden, die von uns mit besonderem Augenmerk auf ihre Benutzerfreundlichkeit entwickelt werden. Die Neuentwicklungen erfolgen interdisziplinär in Zusammenarbeit mit Experten aus verschiedenen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen. Hinzu kommt eine enge Zusammenarbeit mit Anwendern in der klinischen Praxis von der ersten Idee bis zum anwendbaren Konzept.
Die folgenden Schlüsselmerkmale sehen wir als richtungsgebend für zukünftige Entwicklungen: nicht invasiv, kostengünstig, einfach und intuitiv zu bedienen, einfach zu transportieren, sicher.

  1. Mehraj, J., et al., Methicillin-sensitive and methicillin-resistant Staphylococcus aureus nasal carriage in a random sample of non-hospitalized adult population in northern Germany. PLoS One, 2014. 9(9): p. e107937.
  2. Mehraj, J., et al., Epidemiology of Staphylococcus aureus Nasal Carriage Patterns in the Community. Curr Top Microbiol Immunol, 2016. 398: p. 55-87.
  3. Bohm, K., et al., Validation of HAV biomarker 2A for differential diagnostic of hepatitis A infected and vaccinated individuals using multiplex serology. Vaccine, 2017. 35(43): p. 5883-5889.
  4. Krause, G., K. Bohm, and C. Sievers, Method for differentiation of immune response in an individual. 2017, Google Patents.

Video

  • SORMAS - die Zukunft der Seuchenüberwachung

    Epidemiologen und IT-Experten aus Deutschland und Nigeria haben gemeinsam eine innovative App entwickelt, die helfen soll Epidemien wie Ebola oder Cholera zu bekämpfen - das Surveillance Outbreak Response Management and Analysis System (SORMAS). Unser Video zeigt, warum eine Anwendung wie SORMAS dringend benötigt wird und wie das einzigartige Konzept SORMAS so vielversprechend macht:

  • Was versteht man unter Infektionsepidemiologie?

    Was heißt "Infektionsepidemiologie"? Auf diese Frage antwortet Prof. Dr. Gérard Krause, Abteilungsleiter Epidemiologie am HZI in Braunschweig.

  • Mit der SORMAS-App gegen Epidemien in Nigeria

    Mit einem neuen mobilen Informationssystem bekämpfen deutsche Wissenschaftler vom Braunschweiger Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und nigerianische Forscher erstmals einen Affenpocken-Ausbruch in Nigeria. SORMAS – so der Name des Systems – steht für „Surveillance, Outbreak Response Management and Analysis System“. Wie das mobile Epidemie-Management-System funktioniert, das erklärt Prof. Gérard Krause vom HZI kurz und knapp in einer Minute.

  • MuSPAD - die bundesweite Antikörperstudie des HZI zur Verbreitung von SARS-CoV-2-Infektionen

    Wie viele Personen waren in Deutschland schon mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 infiziert und wie entwickelt sich die Pandemie? Diese und weitere Fragen untersucht das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung mit dem Projekt MuSPAD (Multilokale und Serielle Prävalenzstudie zu Antikörpern gegen SARS-2-Coronavirus in Deutschland). In verschiedenen regionalen Stichproben wird ausgewählten freiwilligen Probanden Blut abgenommen und auf SARS-CoV-2-Antikörper untersucht.
    Im Video erklären Wissenschaftlerinnen des HZI das Studiendesign, sowie Ablauf & Ziele der Untersuchungen.

  • Dem Erreger auf der Spur: Wie Epidemiolog:innen SARS-CoV-2-Ansteckungswege erforschen

    Seit über einem Jahr leben wir mit SARS-CoV-2. Wir tragen Masken, halten Abstand, schränken unsere Kontakte ein. Und trotzdem liegt die Zahl der täglichen Neuinfektionen in den zehntausenden. Oft fragen wir uns: „Wo stecken sich all diese Menschen an?“ Die Ärztin und Epidemiologin Dr. Berit Lange aus der Abteilung „Epidemiologie" am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) beschreibt in diesem Video, mit welchen Methoden sie und ihre Kolleg:innen dem Erreger auf der Spur sind. Sie erklärt, warum es nicht trivial ist, Ansteckungswege darzustellen und welche Strukturen Epidemiolog:innen für die Zukunft geschaffen haben.

    Berit Lange untersucht in der Abteilung Epidemiologie des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung, wie die Belastung durch armutsbedingte Infektionskrankheiten in gefährdeten Bevölkerungsgruppen und schwachen Gesundheitssystemen verringert werden kann.

  • Wie trägt das HZI zur Bewältigung der Coronavirus-Pandemie bei?

    Seit Beginn der SARS-CoV-2-Pandemie hat das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig seine Forschungsaktivitäten auf das neuartige Coronavirus fokussiert. Stellvertretend für die vielseitigen Forschungsprojekte des HZI stellen drei Wissenschaftler:innen ihre Beiträge zur Bewältigung der Pandemie vor. Prof. Michael Meyer-Hermann entwickelt mathematische Modelle für den Pandemieverlauf. Prof. Melanie Brinkmann hat Übertragungswege bei einem großen Coronavirusausbruch untersucht und gezeigt, dass der Erreger über Aerosole verbreitet werden kann. Prof. Gérard Krause leitet eine Antikörperstudie, um die Entwicklung der Pandemie zu beobachten, und entwickelt digitale Tools wie das System SORMAS, das den öffentlichen Gesundheitsdienst bei der Pandemiebekämpfung unterstützt.

Audio Podcast

  • Staphylococcus aureus – ein Leben in der Nase2000 zufällig ausgewählte Braunschweiger Bürger haben in diesem Juni Post vom HZI erhalten – mit der Bitte, an einer Studie über die Verbreitung von Staphylococcus aureus teilzunehmen. Varianten des Bakteriums sind unter dem Kürzel MRSA als Krankenhauskeime zu trauriger Berühmtheit gelangt. Unsere Wissenschaftler wollen nun erforschen, wie viele Gesunde – außerhalb von Krankenhäusern – mit diesem Keim Leben. Und sie suchen nach Risikofaktoren, die Staphylococcus aureus die Besiedlung des Menschen erleichtern. Begleiten Sie Frank Pessler und Jaishri Mehraj ein Stück in die Welt der Epidemiologie...
  • Proben und Fragebögen für die Infektionsforschung - Die Nationale Kohorte Diabetes mellitus, Krebs, Arterienverkalkung und diverse Infektionen sind Volkskrankheiten, über die wir viel zu wenig wissen. Mit der Nationalen Kohorte wollen Wissenschaftler diesen Krankheiten auf den Grund gehen und neue Strategien gegen sie entwickeln. Frank Pessler und Manas Akmatov nehmen die Infektionen ins Visier. Lassen Sie sich erklären, wie ihnen 225.000 Menschen dabei helfen sollen…
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