Infektionsgenetik

Welche Rolle spielen die Gene bei Infektionskrankheiten? Welche Rolle spielt die Umwelt? Lässt sich dieses komplexe Zusammenspiel aus Genen und Umwelteinflüssen am Computer simulieren? Fragen, die erst aufgekommen sind, weil die Wissenschaft inzwischen einen recht guten Überblick über Gene in Mensch, Tier und anderen Organismen hat. Antworten auf diese Fragen suchen unsere Forscher in der Infektionsgenetik. Sie untersuchen, welchen Einfluss die Gene des Wirts und verschiedene Varianten dieser Gene auf die Abwehr gegenüber einer Infektion mit dem Influenza A Virus haben.

Leitung

Unsere Forschung

Das Ziel unserer Forschungsarbeiten besteht darin, die Interaktion von Pathogen und Wirt im Verlauf einer Influenzavirusinfektion zu verstehen. Ziel dieser Studien ist es, neue Biomarker und neue Strategien für die Prävention und Therapie von Influenza-Infektionen zu entwickeln. Diese Fragestellungen bearbeiten wir in Tiermodellen (Maus) und mit Proben von Patienten, welche an Influenza erkrankt sind.

Lungenzellen

Die Wirtsantwort auf eine Infektion mit Influenza A Virus – Studien in Maus und Mensch

Influenza Infektionen und ihre Auswirkungen: Influenza A Virus (IAV) Infektionen stellen weltweit eines der größten Gesundheitsprobleme dar. In Deutschland sterben pro Jahr etwa 8.000 bis 20.000 Personen durch eine Influenzainfektion. Der wirtschaftliche Verlust, verursacht durch Ausfall von Arbeitskräften, wird auf etwa eine Milliarde Euro pro Jahr geschätzt. Derzeit werden zwei antivirale Medikamente verwendet, gegen die das Virus allerdings bereits Resistenzen entwickelt hat. Die Entwicklung neuer zusätzlicher Angriffspunkte für eine medikamentöse Prävention oder Therapie ist daher dringend erforderlich. Weiterhin gibt es derzeit keine verlässlichen Biomarker für die Diagnose einer viralen respiratorischen Infektion in Unterscheidung zu einer bakteriellen Infektion. Dies führt zu einem unnötigen Einsatz von Antibiotika, da diese nicht gegen virale Infektionen wirksam sind. Auch fehlt es an Biomarkern, die den Verlauf einer schwerwiegenden Infektion anzeigen oder vorhersagen könnten.

Ziel unserer Forschungsarbeiten: Das Hauptziel unserer Forschung besteht darin, die Interaktion von Pathogen und Wirt im Verlauf einer Infektion zu verstehen. Diese Fragestellung bearbeiten wir in Tiermodellen (Maus) und mit Proben von Patienten mit einem leichten oder schweren Krankheitsverlauf. Dieser kombinierte Ansatz, in Patienten und mit kontrollierten Versuchen im Tiermodell, erlaubt es uns, Gene und Proteine auf molekularer Ebene zu identifizieren, welche für eine erfolgreiche Abwehr der Infektion im Wirt verantwortlich sind. Zudem können wir auf diese Weise besser neue Biomarker identifizieren, die einen schweren Krankheitsverlauf anzeigen oder sogar vorhersagen.

Wir haben für diese Untersuchungen komplexe Mausmodelle (Linien mit sehr großer genetischer Diversität, Mutanten in definierten Genen, verschiedene Virusstämme und Isolate) etabliert.

Patientenstudien: In Kooperation mit klinischen Partnern in Deutschland, den USA und Australien haben wir eine große Kollektion von Blutproben gesammelt. In diesen Proben haben wir bereits einen Biomarker identifiziert, der influenza-infizierte Personen von nicht-infizierten sowie von bakteriell infizierten Personen unterscheidet. Hierbei handelt es sich um die erhöhte Expression eines Interferon-induzierten Gens (IFI27) im Blut. Wir sind derzeit dabei, unsere Kollektion von Patientenproben zu vergrößern, um in den kommenden Jahren weitere Marker identifizieren zu können. Dabei werden wir uns auf solche Marker konzentrieren, die Patienten mit einem schweren Verlauf (Aufenthalt in Intensivstationen welcher eine künstliche Beatmung erfordert) von Patienten mit einem moderaten Krankheitsverlauf unterscheiden.

Untersuchungen im Tiermodell: In unseren Mausmodellen konnten wir eine Vielzahl von Genen und Bereichen im Genom identifizieren, die für eine erfolgreiche Abwehr gegenüber IAV-Infektionen wichtig sind. Mutationen in diesen Genen oder Varianten in bestimmten Genomabschnitten führen zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber IAV-Infektionen. Zudem konnten wir beobachten, dass eine Mutation in einem bestimmten Gen, Tmprss2, zu einer stark erhöhten Resistenz gegenüber einer IAV-Infektion führt. Mäuse mit einer Mutation in diesem Gen sind völlig resistent gegenüber Infektionen mit H1 und H2 Viren.

Testung neuer anti-viraler Therapien: In unseren Tiermodellen testen wir mögliche neue anti-virale Wirkstoffe. Hierzu gehören defekte Viruspartikel, von denen gezeigt wurde, dass sie eine Vermehrung der normalen Viruspartikel blockieren können. Zudem testen wir sogenannte ‘specialized pro-resolving mediators‘ (SPM). Das sind Wirkstoffe, die in einem infizierten Organismus produziert werden, um eine schnelle Reparatur von Geweben zu initiieren, die durch die Virusvermehrung und Immunantwort zerstört wurden.

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