Modellsysteme für Infektion und Immunität

Unsere Forschung

Die Forschungsgruppe MSYS konzentriert sich auf die Entwicklung fortschrittlicher zellbasierter Therapien zur Bewältigung bisher ungelöster Herausforderungen bei der Behandlung bakterieller und viraler Infektionen. Darüber hinaus entwickelt das Team innovative Modellsysteme zur Untersuchung der Wirtsantwort auf Virusinfektionen. Dabei werden Werkzeuge der synthetischen Biologie genutzt, um eine vorhersagbare (epi)genetische Manipulation von Zellen und Tiermodellen zu ermöglichen. Dies umfasst die Entwicklung fortschrittlicher 2D- und 3D-(Ko-)Kultursysteme sowie Organoide, die In-vivo-Bedingungen möglichst genau nachbilden. Zusätzlich treibt MSYS die Entwicklung transgener Mausmodelle voran, die eine präzise räumliche und zeitliche Kontrolle der Transgenexpression ermöglichen.

1. Umlenkung von zellulären Signalwegen zur autonomen Abwehr bakterieller und viraler Infektionen

Die angeborene Immunantwort dient als früher Abwehrmechanismus gegen eine Vielzahl von Krankheitserregern. Diese nutzen wir, um neue synthetische Regulationswege zu entwickeln. Dazu kombinieren wir die zellulären Signalwege der angeborenen Immunantwort mit synthetischen regulatorischen Modulen. Dieser Ansatz ermöglicht es, zelluläre Signalwege gezielt umzulenken, um so Infektionen sichtbar zu machen und therapeutische Reaktionen präzise kontrolliert, autonomen und bedarfsabhängig auszulösen. Darüber hinaus erlaubt der Einsatz von Werkzeugen der synthetischen Biologie die Modulation therapeutischer Reaktionen auf virale und bakterielle Infektionen, z. B. zur Verstärkung und/oder Aufrechterhaltung der Antwort, um so die Effektivität zu steigern. Mit diesen Strategien entwickeln wir theranostische Zellen, die infektionsspezifische Signale erkennen und verschiedene Mechanismen auslösen, die Infektionen kontrollieren und/oder infektionsbedingte pathologische Reaktionen eindämmen.

2. Zellvermittelter Wirkstofftransport und lokal kontrollierte Freisetzung

Die systemische Verabreichung von Arzneimitteln führt häufig zu toxischen Nebenwirkungen in Organen außerhalb des Zielbereichs. Wir entwickeln Strategien, um mit Hilfe von Zellen Wirkstoffe gezielt zu Infektionsorten zu transportieren. Dazu nutzen wir Mikro-oder Nanopartikelsysteme, die mit verschiedenen Wirkstoffen beladen werden können. Als zelluläre Transporter setzen wir insbesondere Makrophagen ein, die wir in vitro mit den Wirkstoffpartikeln beladen. Nach Injektion wandern die beladenen Makrophagen gezielt zu Infektionsherden und können. Dort können sie mithilfe externer Trigger lokal freigesetzt werden. Als Trigger nutzen wir z.B. diagnostischen Ultraschall oder wechselnde Magnetfelder. Darüber hinaus entwickeln wir Strategien zur autonomen Freisetzung der Wirkstoffe. Ziel ist die gezielte, bedarfsgesteuerte Freisetzung der Wirkstoffe aus partikelbeladenen Zellen spezifisch in den betroffenen Geweben.

3. Wirtsantwort auf human-spezifische Viren mithilfe fortschrittlicher In-vitro-Modelle

Die Untersuchung human-spezifischer Infektionen erfordert den Einsatz menschlicher Zellen, deren Verfügbarkeit und Qualität jedoch häufig begrenzt sind. Die Forschungsgruppe MSYS entwickelt Strategien zur Expansion menschlicher Zellen unter Erhalt ihrer zelltypspezifischen Eigenschaften. Durch die Integration dieser Zellen in 2D-/3D-(Ko-)Kultursysteme untersuchen wir die Wirtsantwort und die infektionsbedingten Auswirkungen auf Zellfunktionen in vorhersagbaren Modellsystemen. Aktuelle Forschungsschwerpunkte liegen auf SARS-CoV-2 sowie auf Herpesvirusinfektionen wie HCMV und KSHV. Diese Systeme werden entwickelt, um neue antivirale Wirkstoffe zu testen und zu validieren.