Projekte und Grants
Authentische zelluläre Modelle
Um Wirt-Virus-Interaktionen zu untersuchen, virale Replikationsstrategien zu entschlüsseln, Pathogenese-Mechanismen zu enträtseln und den Weg für innovative therapeutische Ansätze zu ebnen, verwenden wir komplexe und authentische zelluläre Modelle, die verschiedene Zelltypen umfassen und die physiologischen Prozesse in der Humanbiologie widerspiegeln. Der derzeitige Goldstandard für die Untersuchung von Atemwegserregern wie SARS-CoV-2 sind zweidimensionale Modelle, die auf primären Epithelzellen der Atemwege basieren, (Airway Epithelial Cultures (AEC)), die in einer Luft-Flüssigkeits-Interphase (air-liquid interphase, ALI) gezüchtet werden, und den molekularen und funktionellen Aspekt des menschlichen Atemwegsepithels sehr ähnlich und dessen mehrere Zelltypen in „pseudostratifizierten“ Zellschichten auf. Darüber hinaus haben wir 3-dimensionale Lungen- und Gehirnorganoide aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) hergestellt. Diese Organoide bieten eine vielseitige Plattform für ein breites Spektrum von Forschungsfragen und für Ansätze der personalisierten Medizin.
Durch die Integration neu gewonnener kinetischer Daten wollen wir ein dynamisches mathematisches Modell konstruieren, das die intrazellulären Prozesse der SARS-CoV-2-Infektion, Replikation und -Assemblierung aufklärt. Dank unserer Expertise in der reversen Genetik von Coronaviren können wir virale Proteine präzise modifizieren und Veränderungen in den Replikationsdynamik untersuchen, um so die mathematische Modellierung zu ergänzen. Mit Hilfe dieses Modells wollen wir virale Replikationsstrategien untersuchen, Faktoren erkennen, die das Gleichgewicht zwischen viraler Replikation und antiviraler Immunantwort beeinflussen sowie potenzielle antivirale Interventionsstrategien mittels Computer- und mathematischer Simulationen bewerten.
Host Restriction-Faktoren
Ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschungsgruppe liegt auf dem Verständnis der Immunreaktivität gegen Viren, wobei wir uns besonders auf Interferone (IFN) und interferonstimulierte Gene (ISG) konzentrieren. Wir haben bereits wichtige Beiträge zur Identifizierung und Charakterisierung des interferonstimulierten Gens LY6E geleistet und seine mechanistische Rolle sowohl in vitro als auch in vivo zur Bedeutung (experimentelle Zellzeit der non-coding RNAs, nicht-kodierende RNAs, ncRNAs) ausgewertet, um deren Rolle bei der Restriktion von Coronaviren und der Immunkontrolle zu untersuchen. Diese ncRNAs üben einen erheblichen Einfluss auf verschiedene zelluläre Prozesse aus und wurden bereits in verschiedenen Bereichen wie der Krebsforschung und der Herzbiologie eingehend untersucht. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass sie eine zentrale Rolle bei der Regulierung von Infektionen und Immunantworten spielen. Im Rahmen des Emmy Noether-Programms der DFG konzentrieren wir uns nun auf dieses Forschungsgebiet, um neue Coronavirus-Restriktionsfaktoren (u. Identifizierung). Wir haben bereits den Einfluss von ex-LncRNA positiv auf die Infektion und Replikation von Coronaviren nachgewiesen. Wir konzentrieren uns nun auf die Erforschung und Charakterisierung weiterer ncRNAs im Zusammenhang mit der CoV-Infektion und der Immunkontrolle.
Translation
With the Heinrich and Anne Stegberg Foundation and the Prize for Translational Medicine, in cooperation with the Children's Hospital of the St. Joseph Hospital (Ruhr University Bochum), the basis of respiratory viruses in the transmission of respiratory viruses, especially in children. In one of our most recent works, triggered by clinical observations of liver damage following a SARS-CoV-2 infection, we analyzed the molecular mechanisms underlying these processes and found that hepatocytes are susceptible to a SARS-CoV-2 infection, which is accompanied by robust inflammatory micro-reactions.
