Compound Profiling und Screening

Jeder Mensch trägt viele Mikroorganismen auf und in sich. Sie verwandeln sich von harmlosen Keimen in lebensbedrohliche Pathogene, wenn zum Beispiel als Folge der Therapie einer schweren Krankheit das Immunsystem geschwächt ist. Da entsprechende therapeutische Maßnahmen häufiger werden, nimmt auch die Zahl der Risikopatienten zu. Ihnen werden oft prophylaktisch Antibiotika gegeben, was die Ausbreitung von Resistenzen begünstigt. Daher sind neue therapeutische Ansätze dringend erforderlich.

Unsere Forschung

Neue Strategien für die Wirkstoffsuche gegen Infektionen durch kommensale und  persistente Mikroorganismen

Ist das Immunsystem geschwächt,  können sich vorher harmlose Mikroorganismen, wie der Hefepilz Candida albicans oder der bakterielle Erreger Mycobacterium tuberculosis, unkontrolliert im Körper ausbreiten und dabei innere Organe zerstören. Wir wollen diese Prozesse im Detail verstehen, um so neue Therapieansätze zu entwickeln.

Candida albicans

Candida albicans sitzt auf der Haut

Der Hefepilz Candida albicans gehört zur natürlichen Mikroorganismen – Flora des Menschen und ist auf den Schleimhäuten vor allem in Mund und Darm anzutreffen. Doch unter bestimmten Bedingungen löst der Pilz Infektionen aus. Diese können eher oberflächlich sein (Hautpilz) oder aber den ganzen Organismus mit seinen inneren Organen betreffen (systemisch und invasiv). Letzteres tritt vor allem dann auf, wenn das Immunsystem geschwächt ist,  etwa durch eine schwere Erkrankung wie eine HIV-Infektion, aber auch Diabetes oder durch die Therapie einer schweren Erkrankung, wie durch Organtransplantationen oder chemotherapeutische oder antibiotische Behandlungen.

Oft enden diese Infektionen sogar tödlich. Da mit der derzeit üblichen Diagnostik Ergebnisse erst nach mehreren Tagen vorliegen, werden oft prophylaktisch Antimykotika verabreicht, was jedoch zur Anreicherung resistenter Erreger führt. Daher ist eine Methode für den  raschen diagnostischen Nachweis der Erreger wünschenswert, und es werden  neue Strategien  für die Therapie gebraucht.

Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis ist der Erreger der Tuberkulose. Er überlebt Angriffe von Zellen des Immunsystems im Innern von sogenannten Granulomen, in denen er dann in einen Ruhezustand übergeht, in dem er über Monate bis hin zu Jahren überdauern kann, um bei schlechtem allgemeinem Gesundheitszustand die Krankheit erneut ausbrechen zu lassen. Antibiotika müssen über relativ lange Zeiträume eingenommen werden, was in der Regel nicht ausreichend konsequent durchgeführt wird, so dass sich die weniger empfindlichen Keime anreichern. Daher werden neue Wirkstoffe mit neuen Wirkmechanismen benötigt. Als Testorganismus verwenden wir bei unseren Arbeiten aus Sicherheitsgründen den auch zur Impfung eingesetzten Ersatzstamm M. bovis (BCG).

Mycobacterium bovis (BCG)

Sowohl Candida albicans als auch M. bovis (BCG) im Ruhezustand sind an die Ko-Existenz mit menschlichen Zellen angepasst. Ziel unserer Forschung ist die Identifizierung neuer Wirkstoffe, die unter genau diesen Bedingungen wirksam sind. Auf der einen Seite simulieren wir daher bekannte Aspekte der Infektion während des Screenings. Auf der anderen Seite untersuchen wir die Wechselwirkungen zwischen den Mikroorganismen und Wirtszellen sehr detailliert auf molekularer Ebene, um so neue Ansatzpunkte für Wirkstoffe zu finden. Unterstützt werden diese analytischen Arbeiten durch die Etablierung mathematischer Modelle, mit denen die Wirkung von chemischen Inhibitoren simuliert werden kann – Wege zu maßgeschneiderten Therapien.