Unsere Forschung
Im Laufe der Evolution haben sämtliche Organismen, von Viren und einzelligen Mikroorganismen bis hin zum Menschen, Mechanismen auf verschiedenen Ebenen entwickelt, um sich vor inneren und äußeren Störungen zu schützen. Diese Resilienzmechanismen ermöglichen es Organismen, erfolgreich auf Veränderungen zu reagieren, ihre Lebensräume zu bewohnen und neue zu erschließen. Der genetische Konflikt zwischen Krankheitserregern und ihren Wirten treibt diese evolutionären Veränderungen maßgeblich voran. Eine Schlüsselrolle in diesem Erreger-Wirt-Konflikt bilden sogenannte Effektorproteine, die die Funktionen von Wirtszellen beeinflussen, um Krankheitsverläufe zu begünstigen und Immunreaktionen zu umgehen.
Unser Ziel ist es, durch die Schaffung einer bisher einzigartigen Sammlung offener Leserahmen (ORFs) pathogener Viren, Bakterien und Parasiten Erkenntnisse über Wirt-Pathogen-Interaktionen zu erlangen und dadurch bestehende Wissenslücken zu schließen. Diese Sammlung ermöglicht ein umfassendes Screening von Effektorproteinen in verschiedenen menschlichen und nicht-menschlichen Zelllinien mittels individueller Reporter-Assays. Dadurch wird die systematische Identifizierung von Effektor-Funktionen erleichtert. Zudem ermöglicht unsere Arbeit auf diesem Gebiet die präventive Charakterisierung von Effektoren aus Krankheitserregern mit pandemischem Potenzial, wie beispielsweise Coronaviren und andere Atemwegsviren.
Um Infektionskrankheiten zu bekämpfen, stellen sogenannte Lektine ein vielversprechendes Werkzeug dar, da sie an die Oberfläche von Mikroorganismen wie Viren, Bakterien und Pilzen binden können und somit deren Bindung an Zellen des Wirts beeinflussen. Lektine sind Proteine, die spezifisch an Kohlenhydrate binden und in einer Vielzahl von Organismen vorkommen, einschließlich dem Menschen. Durch die Hemmung der Bindung von Pathogenen an Wirtszellen können Lektine potenziell die Infektion verhindern oder zumindest eindämmen. Derzeit arbeiten wir an der Produktion einer umfassenden Bibliothek humaner und aus Nagetier stammenden Lektine, die ein breites Spektrum an in vitro- und in vivo-Screening-Anwendungen ermöglichen wird.
Unsere Organoid-Plattform dient als Grundlage für die Erforschung des Potenzials von Lektinen und das Studium der Effektorproteine. Darüber hinaus dient sie der Infektionsforschung und der Erprobung von Impfstoffen und neuartigen Behandlungen in einem für den Menschen relevanten Kontext. Hierbei wenden wir zusätzlich CRISPR-Technologie an, um Organoide genetisch zu verändern und somit einzigartige und klinisch relevante Vorgänge studieren zu können. Durch die Herstellung krankheitsspezifischer Organoide aus Patientenproben, fördern wir das Verständnis von Krankheiten und die Entwicklung von Behandlungsmethoden. Unsere Forschung wird unterstützt durch hochmoderne Robotik-Systeme zur Automatisierung von Zellkulturprozessen und erlaubt daher die optimierte und reproduzierbare Herstellung von Organoiden im Hochdurchsatz.
Durch die Einbindung innovativer Technologien und die Schaffung einer weltweit einzigartigen Sammlung von Effektorproteinen und Lektinen streben wir danach, neue Impulse für die Erforschung der Interaktionen zwischen Wirt und Erreger zu geben.
Unsere Forschung
Im Laufe der Evolution haben sämtliche Organismen, von Viren und einzelligen Mikroorganismen bis hin zum Menschen, Mechanismen auf verschiedenen Ebenen entwickelt, um sich vor inneren und äußeren Störungen zu schützen. Diese Resilienzmechanismen ermöglichen es Organismen, erfolgreich auf Veränderungen zu reagieren, ihre Lebensräume zu bewohnen und neue zu erschließen. Der genetische Konflikt zwischen Krankheitserregern und ihren Wirten treibt diese evolutionären Veränderungen maßgeblich voran. Eine Schlüsselrolle in diesem Erreger-Wirt-Konflikt bilden sogenannte Effektorproteine, die die Funktionen von Wirtszellen beeinflussen, um Krankheitsverläufe zu begünstigen und Immunreaktionen zu umgehen.
Unser Ziel ist es, durch die Schaffung einer bisher einzigartigen Sammlung offener Leserahmen (ORFs) pathogener Viren, Bakterien und Parasiten Erkenntnisse über Wirt-Pathogen-Interaktionen zu erlangen und dadurch bestehende Wissenslücken zu schließen. Diese Sammlung ermöglicht ein umfassendes Screening von Effektorproteinen in verschiedenen menschlichen und nicht-menschlichen Zelllinien mittels individueller Reporter-Assays. Dadurch wird die systematische Identifizierung von Effektor-Funktionen erleichtert. Zudem ermöglicht unsere Arbeit auf diesem Gebiet die präventive Charakterisierung von Effektoren aus Krankheitserregern mit pandemischem Potenzial, wie beispielsweise Coronaviren und andere Atemwegsviren.
Um Infektionskrankheiten zu bekämpfen, stellen sogenannte Lektine ein vielversprechendes Werkzeug dar, da sie an die Oberfläche von Mikroorganismen wie Viren, Bakterien und Pilzen binden können und somit deren Bindung an Zellen des Wirts beeinflussen. Lektine sind Proteine, die spezifisch an Kohlenhydrate binden und in einer Vielzahl von Organismen vorkommen, einschließlich dem Menschen. Durch die Hemmung der Bindung von Pathogenen an Wirtszellen können Lektine potenziell die Infektion verhindern oder zumindest eindämmen. Derzeit arbeiten wir an der Produktion einer umfassenden Bibliothek humaner und aus Nagetier stammenden Lektine, die ein breites Spektrum an in vitro- und in vivo-Screening-Anwendungen ermöglichen wird.
Unsere Organoid-Plattform dient als Grundlage für die Erforschung des Potenzials von Lektinen und das Studium der Effektorproteine. Darüber hinaus dient sie der Infektionsforschung und der Erprobung von Impfstoffen und neuartigen Behandlungen in einem für den Menschen relevanten Kontext. Hierbei wenden wir zusätzlich CRISPR-Technologie an, um Organoide genetisch zu verändern und somit einzigartige und klinisch relevante Vorgänge studieren zu können. Durch die Herstellung krankheitsspezifischer Organoide aus Patientenproben, fördern wir das Verständnis von Krankheiten und die Entwicklung von Behandlungsmethoden. Unsere Forschung wird unterstützt durch hochmoderne Robotik-Systeme zur Automatisierung von Zellkulturprozessen und erlaubt daher die optimierte und reproduzierbare Herstellung von Organoiden im Hochdurchsatz.
Durch die Einbindung innovativer Technologien und die Schaffung einer weltweit einzigartigen Sammlung von Effektorproteinen und Lektinen streben wir danach, neue Impulse für die Erforschung der Interaktionen zwischen Wirt und Erreger zu geben.
Prof. Josef Penninger
Josef Penninger wurde am 5. September 1964 in Gurten, Oberösterreich, geboren. Nach dem Medizinstudium an der Universität Innsbruck startete er seine wissenschaftliche Karriere an der University of Toronto, Kanada, bis er 2002 das Institut für Molekulare Biotechnologie IMBA - ein Forschungsinstitut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien - als leitender Direktor gründete. 2018 kehrte er nach Kanada zurück, wo er als Canada 150 Chair die Leitung des Life Sciences Institute der Universität von British Columbia übernahm. Seit 1. Juli 2023 ist er wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI in Braunschweig.
Seit 1995 hat Josef Penninger mehrere Forschungsförderungen in der EU und in Nordamerika erhalten, darunter einen C150 Canada Research Chair in Functional Genetics, einen Innovator Award aus den USA, einen EU Excellence Grant, sowie einen ERC Advanced Grant.
Josef Penninger führt eine lange Liste von Auszeichnungen und Ehrungen. Zu diesen gehören unter anderem der renommierte Ernst-Jung-Preis für Medizin, der Descartes-Preis (die höchste europäische Auszeichnung) und der Wittgenstein-Preis, der oft als der „österreichische Nobelpreis“ bezeichnet wird. 2015 wurde er auf Platz 11 der einflussreichsten Vordenker im deutschsprachigen Raum gelistet. Darüber hinaus war Penninger bereits zweimal unter den Top 10 der meistzitierten Wissenschaftler weltweit, trägt einen Ehrenprofessoren-Titel der chinesischen Universität Qingdao und ist Träger des österreichischen Verdienstkreuzes.
Team
Ausgewählte Publikationen
Frenz-Wiessner S, Fairley SD, Buser M, Goek I, Salewskij K, Jonsson G, Illig D, Zu Putlitz B, Petersheim D, Li Y, Chen PH, Kalauz M, Conca R, Sterr M, Geuder J, Mizoguchi Y, Megens RTA, Linder MI, Kotlarz D, Rudelius M, Penninger JM, Marr C, Klein C. Generation of complex bone marrow organoids from human induced pluripotent stem cells. Nat Methods. 2024 Feb 19. doi: 10.1038/s41592-024-02172-2. Epub ahead of print. PMID: 38374263.
Quintard C, Tubbs E, Jonsson G, Jiao J, Wang J, Werschler N, Laporte C, Pitaval A, Bah TS, Pomeranz G, Bissardon C, Kaal J, Leopoldi A, Long DA, Blandin P, Achard JL, Battail C, Hagelkruys A, Navarro F, Fouillet Y, Penninger JM, Gidrol X. A microfluidic platform integrating functional vascularized organoids-on-chip. Nat Commun. 2024 Feb 16;15(1):1452. doi: 10.1038/s41467-024-45710-4. PMID: 38365780; PMCID: PMC10873332.
Batlle D, Monteil V, Garreta E, Hassler L, Wysocki J, Chandar V, Schwartz RE, Mirazimi A, Montserrat N, Bader M, Penninger JM. Evidence in favor of the essentiality of human cell membrane-bound ACE2 and against soluble ACE2 for SARS-CoV-2 infectivity. Cell. 2022 May 26;185(11):1837-1839. doi: 10.1016/j.cell.2022.05.004. PMID: 35623327; PMCID: PMC9134488.
Zoufaly A, Poglitsch M, Aberle JH, Hoepler W, Seitz T, Traugott M, Grieb A, Pawelka E, Laferl H, Wenisch C, Neuhold S, Haider D, Stiasny K, Bergthaler A, Puchhammer-Stoeckl E, Mirazimi A, Montserrat N, Zhang H, Slutsky AS, Penninger JM. Human recombinant soluble ACE2 in severe COVID-19. Lancet Respir Med. 2020 Nov;8(11):1154-1158. doi: 10.1016/S2213-2600(20)30418-5. Epub 2020 Sep 24. Erratum in: Lancet Respir Med. 2020 Nov;8(11):e78. PMID: 33131609; PMCID: PMC7515587.
Chabloz A, Schaefer JV, Kozieradzki I, Cronin SJF, Strebinger D, Macaluso F, Wald J, Rabbitts TH, Plückthun A, Marlovits TC, Penninger JM. Salmonella-based platform for efficient delivery of functional binding proteins to the cytosol. Commun Biol. 2020 Jul 3;3(1):342. doi: 10.1038/s42003-020-1072-4. PMID: 32620833; PMCID: PMC7335062.