Bioinformatik der Infektionsforschung

Die Gruppe konzentriert sich in ihrer Forschung auf die Daten-getriebene Analyse von biologischen Fragestellungen aus der Infektionsforschung sowie auf die Entwicklung von neuen Methoden für die Analyse von großen biologischen Datensätzen.

Leitung

Bioinformatik der viralen Pathogenen

Die Forschungsgruppe “Bioinformatik der Infektionsforschung” am HZI erforscht mit computergestützten Methoden sich schnell verändernde viral Pathogene wie z.B das Influenza Virus, Hepatitis Viren und menschliche Cytomegaloviren sowie deren Koevolution mit der adaptiven Immunantwort des Menschen. Ein besonderer Fokus unserer Arbeit liegt hierbei auf saisonalen Influenza A Viren, welche wir mit Hilfe von epidemiologischen, genetischen, antigenischen und strukturellen Informationen analysieren. Wir detektieren antigenisch relevante Regionen auf Proteinstrukturen und Aminosäureaustäusche um zu analysieren, wie sich diese Veränderungen auf die Fitness des Virus auswirken um die menschliche Immunantwort zu umgehen [1, 3, 5]. In Zusammenarbeit mit Infektionsbiologen vom HZI, der Medizinischen Hochschule Hannover und dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) untersuchen wir auch die Anpassung von Influenza Viren an neue Wirte und deren Fitnessveränderungen unter Selektionsdruck in Tiermodellen. Virale Pathogene wie das Hepatitis Virus und menschliche Cytomegaloviren können im Vergleich zu Influenza Viren chronische und Langzeitinfektionen verursachen. Zusammen mit unseren Kollaborationspartnern wollen wir die Evolution dieser Pathogene und die entsprechende adaptive Evolution des menschlichen Immunsystems innerhalb einzelner Patienten nachzuvollziehen. Hierdurch gewinnen wir neue Erkenntnisse zu Pathogen-Wirt Koevolution und Ergebnisse von translationaler Relevanz, wie z.B. für die Entwicklung von universellen Impfstoffen gegen Infektionen durch Hepatitis C Virus.

Insbesondere fokussieren wir uns auf folgende Themen:

  • Computerbasierte Vorhersage von Impfstoffen für menschliche Influenza A Viren
  • Bestimmung von viralen Epitopen, welche eine weitreichende Neutralisierung durch Antikörper hervorrufen können, zur Entwicklung eines universellen Impfstoffs gegen Hepatitis C Viren
  • Identifizierung von Reassortment Events und deren Relevanz in der Adaption von Influenza Viren
  • Rekonstruktion von viralen Haplotypen aus deep sequencing Daten
  • Inferenz der viralen geographischen Ausbreitung mittels phylogeographischen Methoden

Ausgewählte Publikationen

  1. A.C. McHardy, B. Adams
    The role of genomics in tracking the evolution of influenza A virus.
    PLoS Pathogens 2009, 5(10): e1000566 
  2. L. Steinbrück, A.C. McHardy
    Inference of Genotype-Phenotype Relationships in the Antigenic Evolution of Human Influenza A (H3N2) Viruses.
    PLoS Comput Biol 2012, 8(4): e1002492
  3. C. Tusche, L. Steinbrück, A.C. McHardy
    Detecting patches of protein sites of influenza A viruses under positive selection.
    Mol Biol Evol 2012, 29(8): 2063-2071
  4. C. Kratsch, T.R. Klingen, L. Muemken, L. Steinbrueck, A.C. McHardy
    Determination of antigenicity-altering patches on the major surface protein of human influenza A/H3N2 viruses.
    Virus Evolution 2016, 2(1)
  5. L. Steinbrück, T.R. Klingen, A.C. McHardy
    Computational prediction of vaccine strains for human influenza A(H3N2) viruses.
    J Virol 2014, 88(20): 12123-32
  6. T.R. Klingen, S. Reimering, C.A. Guzman, A.C. McHardy
    In Silico Vaccine Strain Prediction for Human Influenza Viruses.
    Trends Microbiol 2017, doi:10.1016/j.tim.2017.09.001

Mitarbeiter

  • Dr. Sebastian Muñoz
  • Akash Bahai
  • Thorsten Klingen
  • Jens Loers
  • Susanne Reimering
  • Victoria Sack

Kollaborationspartner

  • Gülsah Gabriel, Heinrich Pette Institute, Leibniz Institute for Experimental Virology, Hamburg
  • Carlos Guzmán, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Helmholtz Centre for Infection Research (HZI), Braunschweig, Germany
  • Thomas Pietschmann, Institute for Experimental Virology, Twincore Centre for Experimental and Clinical Infection Research, Hannover, Germany (DZIF collaboration)
  • Thomas Schulz, Institute of Virology, Hannover Medical School  (MHH), Hannover, Germany
  • Klaus Schughart, Infection Genetics, Helmholtz Centre for Infection Research (HZI), Braunschweig, Germany
  • Thomas Krey, Institute of Virology, Hannover Medical School (MHH), Hannover, Germany

News

Video

  • Kann man die nächste Grippe-Epidemie vorhersagen?

    Es antwortet Dr. Andreas Bremges, stellv. Abteilungsleiter Bioinformatik der Infektionsforschung am HZI in Braunschweig.

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