Presse- und Öffentlichkeitsarbeit (Institut)

Dr. Sabine Englich
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Presse- und Öffentlichkeitsarbeit (CRISPR-Cas9/Emmanuelle Charpentier)

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Regulation in der Infektionsbiologie

Nachrichten aus der Wissenschaft

Nachrichten aus der Wissenschaft

12. September 2017

Wie unser Bauch zwischen bösartigen und eher harmlosen Erregern unterscheidet

Die Hälfte aller Menschen ist chronisch mit Helicobacter pylori infiziert, einem Bakterium, das maßgeblich an der Entstehung von Magenkrebs beteiligt ist. Der Erreger kommt in zwei Varianten vor – einer weniger gefährlichen und einer, die mit einem sechsfach erhöhten Krebsrisiko einhergeht. Charakteristisch für die gefährliche Art ist eine besonders starke Entzündungsreaktion der Magenschleimhaut. Diese Entzündung wird durch den Transkriptionsfaktor NF-κB ausgelöst, der nach Aktivierung in den Kern infizierter Zellen transportiert wird und die Expression bestimmter Gene bewirkt. Wie genau es zur Aktivierung von NF-κB durch H. pylori kommt, war bisher unbekannt. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie konnten jetzt zeigen, dass die Helicobacter-Bakterien ein bestimmtes Zuckermolekül (HBP) in die Wirtszellen injizieren. Das erfolgt ganz gezielt über ein erregereigenes Sekretionssystem, wodurch in der Wirtszelle eine Signalkette mit der bislang kaum bekannten a-Kinase 1 und weiteren Proteinen aktiviert wird, die sich zu einem großen Komplex zusammenlagern und so über NF-κB eine antibakterielle Reaktion im Magen auslösen.

Chronische Entzündungen des Verdauungstraktes können die Entwicklung von Krebs begünstigen. Es ist daher wichtig, die Mechanismen der Entstehung solcher Entzündungsprozesse zu verstehen. H. pylori verursacht lebenslange Infektionen verbunden mit einer dauerhaft erhöhten Entzündungsreaktion. So kommt es zu einer Schleimhautentzündung im Magen, zu Geschwüren und sogar auch zur Entstehung von Magenkrebs. Die gefährlichere Variante des Erregers bildet ein sogenanntes Typ 4 Sekretionssystem (T4SS) aus, ein Injektionsapparat, mit dessen Hilfe die Bakterien bestimmte Moleküle direkt in die Wirtszelle injizieren, um deren Funktion zu beeinflussen. Die T4SS-positiven Helicobacter-Varianten rufen eine weitaus stärkere Entzündung hervor und führen viel häufiger zu Magenkrebs. Auf molekularer Ebene spielt dabei die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB die zentrale Rolle als Auslöser von Entzündungen. Auf welche Weise die hochvirulenten Helicobacterarten im Gegensatz zu ihren harmloseren Varianten den Faktor aktivieren, wurde schon über Jahre intensiv erforscht. So wurde u.a. das Virulenzprotein CagA, das in der Wirtszelle schädliche Veränderungen auslöst, verdächtigt; denn es war bisher der einzige bekannte Faktor, der im Zusammenhang mit der Infektion über das H. pylori T4SS in die Wirtszelle eingeschleust wird.

Ein von Professor Thomas F. Meyer geleitetes Team am Berliner Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie verfolgte indessen einen ganz unvoreingenommenen Ansatz, um die Mechanismen der Aktivierung von NF-κB zu entschlüsseln. Mit Hilfe der RNA-Interferenztechnologie wurden nacheinander alle Gene einer menschlichen Zelle einzeln abgeschaltet, um diejenigen herauszufinden, die für die Aktivierung gebraucht werden.

“Insbesondere waren wir an Genen interessiert, die spezifisch nur bei Helicobacter-Infektionen und nicht bei anderen entzündlichen Prozessen im Gewebe eine Rolle spielen. Denn wir hatten Grund zur Vermutung, dass die beteiligten Signalwege unterschiedlich sind”, berichtet Prof. Meyer. Die umfangreiche Analyse führte tatsächlich zur Identifizierung zweier Moleküle namens a-Kinase 1 und TIFA, die spezifisch von Helicobacter aktiviert wurden. Weitere Experimente zeigten dann, dass sich TIFA nach Phosphorylierung über die a-Kinase 1, zu großen Proteinkomplexen, sogenannten TIFAsomen, zusammenlagert. “Als wir Zellen, in die wir fluoreszierendes TIFA eingeschleust hatten, im Zeitraffer untersuchten, waren wir überrascht, wie schnell sich diese Komplexe bilden und wie groß sie sind” sagt Meyer. “Wir erkannten dann auch, dass noch zahlreiche weitere Proteine darin zusammengeschlossen sind. Offensichtlich bilden sie eine zentrale Schaltstelle für weitere Prozesse der Signalübertragung neben der Aktivierung von NF-κB.”

Es blieb die Frage nach der Ursache, wie Helicobacter diese Reaktionen auslöst. Als andere Forscher berichteten, dass TIFAsome durch das Zuckermolekül HBP ausgelöst werden können, das für die Lipopolysaccharidsynthese Gram-negativer Bakterien gebildet wird, untersuchte das Team um Prof. Meyer, ob es auch bei der von Helicobacter ausgelösten NF-κB-Aktivierung eine Rolle spielte. Tatsächlich zeigte sich, dass HBP von Helicobacter TIFA aktivieren kann – allerdings nur, wenn die Erreger ein funktionierendes T4SS ausbildeten. Damit wurde schließlich klar, dass die Aktivierung durch den Transport von HBP über das erregereigene T4SS erfolgte und das CagA Virulenzprotein nicht das einzige in die Wirtszelle injizierte Molekül war. Da die Erregervirulenz weitgehend vom T4SS abhängt, erklärt dieser Befund, wie unsere Magenschleimhaut zwischen den gefährlichen und den eher harmlosen Helicobactervarianten unterscheidet – nämlich über die Erkennung des Zuckermoleküls der gefährlichen Erreger, das nur über deren T4SS in die Magenzellen übertragen und als Signal für erhöhte Abwehrbereitschaft erkannt wird. RZ/TFM

Eine von Helicobacter (hellgrün) infizierte Magenzelle bildet TIFAsomen (rot) und aktiviert NF-κB (grün) Bild vergrößern
Eine von Helicobacter (hellgrün) infizierte Magenzelle bildet TIFAsomen (rot) und aktiviert NF-κB (grün)

Originalveröffentlichung:

Stephanie Zimmermann, Lennart Pfannkuch, Munir A. Al-Zeer, Sina Bartfeld, Manuel Koch, Jianping Liu, Cindy Rechner, Meike Soerensen, Olga Sokolova, Alla Zamyatina, Paul Kosma, André P. Mäurer, Frithjof Glowinski, Klaus-Peter Pleissner, Monika Schmid, Volker Brinkmann, Alexander Karlas, Michael Naumann, Marion Rother, Nikolaus Machuy and Thomas F. Meyer. ALPK1- and TIFA-Dependent Innate Immune Response Triggered by the Helicobacter pylori Type IV Secretion System.

 BioRxiv Preprint Server May 19, 2017 doi: https://doi.org/10.1101/139998

Cell Reports September 5, 1017 http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2017.08.039

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27. Februar 2017

Gemeinsam gegen von Insekten übertragene Krankheiten. Die EU unterstützt mit dem Infravec2 Projekt die Synergie der Forschungsinfrastrukturen.

Von Insekten sog. Vektoren übertragene Krankheiten wie Dengue, ZIKA, virale Infektion oder Malaria, hervorgerufen durch Parasiten, sorgen weltweit für große Probleme.  Um schnell auf die Ausbreitung von Epidemien reagieren zu können, benötigen Wissenschaftler den Zugang zu spezialisierten Forschungsanlagen, wie sie z.B. in Berlin am MPI für Infektionsbiologie vorhanden sind. Dort forscht die Gruppe von Frau Prof. Levashina mit Anopheles Mücken um die Interaktion des Immunsystems der Mücken mit dem Erreger der Malaria zu untersuchen. Ein Hochsicherheitslabor der Sicherheitsstufe 3 steht ihr dort für die Arbeit mit infizierten Moskitos zur Verfügung.

Ein Projekt der EU ermöglicht nun den Mitgliedern eines Konsortiums aus 24 Ländern die unterschiedlichen hochspezialisierten Forschungseinrichtungen unkompliziert gegenseitig zu nutzen, um die Forschung auf diesem Gebiet voranzutreiben. Die Gruppe von Prof. Levashina vertritt dabei Deutschland. Das Projekt wird bis 2021 mit 10 Mio. Euro gefördert. Daraus erhofft man sich Synergien und schnelle Ergebnisse. Es unterstützt auch die Entwicklung neuer innovativer Technologien bei der Bekämpfung der von Insekten übertragenen Krankheiten.

Kontakt für weitere Informationen:

<strong>Bildnachweis:</strong> <em> Anopheles gambiae</em> (Dr. Volker Brinkmann, Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie) Bild vergrößern
Bildnachweis: Anopheles gambiae (Dr. Volker Brinkmann, Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie)

INFRAVEC2 PROJECT PARTNERS
1 INSTITUT PASTEUR France  http://www.pasteur.fr

2 UNIVERSITY OF GLASGOW United Kingdom  http://www.gla.ac.uk

3 POLO D' INNOVAZIONE DI GENOMICA, GENETICA E BIOLOGIA SCARL Italy  http://www.pologgb.com

4 INSTITUT DE RECHERCHE POUR LE DEVELOPPEMENT France  http://www.ird.fr

5 Institut Pasteur de Nouvelle-Calédonie New Caledonia  http://www.institutpasteur.nc

6 UNIVERZITA KARLOVA Czech Republic  http://www.cuni.cz

7 CENTRE DE COOPERATION INTERNATIONAL EN RECHERCHE AGRONOMIQUE POUR LE DEVELOPPEMENT France  http://www.cirad.fr

8 IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE United Kingdom  http://www.imperial.ac.uk

9 INSTITUT DE RECERCA I TECNOLOGIA AGROALIMENTARIES Spain  http://www.irta.es

10 EUROPEAN MOLECULAR BIOLOGY LABORATORY Germany  http://www.embl.org

11 THE PIRBRIGHT INSTITUTE LBG United Kingdom  http://www.pirbright.ac.uk

12 CENTRO AGRICOLTURA E AMBIENTE GIORGIO NICOLI SRL Italy  http://www.caa.it

13 TropIQ Health Sciences B.V. Netherlands  http://www.tropIQ.nl

14 MAX PLANCK GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V. Germany  http://www.mpg.de

15 FOUNDATION FOR RESEARCH AND TECHNOLOGY HELLAS Greece  http://www.forth.gr

16 STICHTING KATHOLIEKE UNIVERSITEIT Netherlands  http://www.ru.nl

17 Univerzitet u Novom Sadu, Poljoprivredni fakultet Novi Sad Serbia  http://polj.uns.ac.rs

18 UNIVERSITAET ZUERICH Switzerland  http://www.uzh.ch

19 LIVERPOOL SCHOOL OF TROPICAL MEDICINE United Kingdom  http://www.liv.ac.uk/lstm/lstm.html

20 INSTITUT PASTEUR DE DAKAR Senegal  http://www.pasteur.sn

21 UNIVERSITE DES SCIENCES DES TECHNIQUES ET DES TECHNOLOGIES DE BAMAKO Mali  http://www.usttb.edu.ml

22 Fondation Health Sciences e-Training Switzerland  http://hset.bio-med.ch

23 WAGENINGEN UNIVERSITY Netherlands  http://www.wur.nl/en.htm

24 MINISTERE DE LA SANTE Burkina Faso  http://www.sante.gov.bf/

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10. Dezember 2015

Emmanuelle Charpentier erhält den Leibnizpreis der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Wir gratulieren Frau Charpentier zu dieser Auszeichnung. Weitere Informationen unter:

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8. Dezember 2015

<p>Querschnitt durch ein Eileiterorganoid. Polarisierte Epithelzellen bilden eine Hohlkugel – die dadurch entstehende Zellschicht entspricht in ihrer Struktur der nativen Eileiterschleimhaut.</p>

Querschnitt durch ein Eileiterorganoid. Polarisierte Epithelzellen bilden eine Hohlkugel – die dadurch entstehende Zellschicht entspricht in ihrer Struktur der nativen Eileiterschleimhaut.

[weniger]

Eileiterorganoide versprechen neue Erkenntnisse über Eierstockkrebs und Unfruchtbarkeit

Ein neues Verfahren zur Kultivierung von Eileiterzellen ist auf dem besten Weg unser Verständnis wichtiger Erkrankungen der weiblichen Geschlechtsorgane, wie beispielsweise Unfruchtbarkeit, entzündliche Beckenerkrankungen und Eierstockkrebs zu erhellen. Die Eileiter, die die Eierstöcke mit der Gebärmutter verbinden, sind einerseits der Ort der Befruchtung, jedoch auch, wie man mittlerweile annimmt, der Entstehungsort des äußerst malignen Eierstockkrebses – der tödlichsten gynäkologischen Krebsart. Vom offenen Ende des Eierstocks scheinen Krebszellen nicht nur in die Eierstöcke zu streuen, sondern ebenfalls andere in der Bauchhöhle gelegenen Organe zu befallen. Andererseits können aufsteigende gynäkologische Infektionen zu Entzündungen, Vernarbungen und Eileiterverschluss führen, was häufig Unfruchtbarkeit oder Eileiterschwangerschaften zur Folge hat. Sowohl Eierstockkrebs als auch Beckenentzündungen verlaufen oft schleichend und werden erst in einem späten Stadium der Krankheit diagnostiziert, da die innere Zellschicht des Eileiters, das Eileiterepithel, für direkte klinische Untersuchungen unzugänglich ist.

Bisher war die Erforschung der Ursprünge und Ätiologie dieser Krankheiten stark beeinträchtigt, da Eileiterepithelien im Labor nicht erfolgreich gezüchtet werden konnten. Zusammen mit Forschern der Gynäkologischen Klinik der Charité, konnte sich ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Thomas F. Meyer vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin eine neue Methode zur Kultivierung menschlichen Epithelzellen in Form so genannter „Organoide“ nutzbar machen, um menschliche Eileiterproben im Labor zu züchten. Durch Anpassung der Kulturbedingungen an die spezifischen Anforderungen des Gewebes, konnten adulte Eileiterstammzellen am Leben gehalten werden, so dass sie sich weiter vermehren und gewebetypische spezialisierte Zellen produzieren. Hervorzuheben ist hierbei, dass die Eileiterorganoide in Aufbau und Struktur mit dem Eileiterepithel identisch sind. „Wir haben nun nicht nur herausgefunden, wie wir Bedingungen erzeugen, die eine Entwicklung von Zellen ermöglichen, die sämtliche im Eileiter vorkommenden Merkmale tragen, sondern auch, wie wir deren Spezifikation in die verschiedenen Zelltypen kontrollieren können“ sagt Dr. Mirjana Kessler, die Erstautorin des kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications erschienenen Artikels. „Die Eileiter haben eine zentrale Funktion für die weibliche Gesundheit: sie sind für pathogene Mikroben wie z.B. Chlamydien zugänglich, und bieten gleichzeitig einen Weg in die Bauchhöhle. Sie sind der Enstehungsort verschiedener klinisch bedeutsamer Frauenkrankheiten, wie Eierstockkrebs, Beckenentzündungen und Unfruchtbarkeit.“

Das neue Modell sollte es Wissenschaftlern nun ermöglichen, die verschiedenen Aspekte der Eileiterfunktionen im Detail zu ergründen, wie z.B. die Rolle in der Fortpflanzung, Auswirkung von Infektionen und die grundlegenden Mechanismen der Entstehung von Eierstockkrebs. Neue Wege zur Entwicklung dringend benötigter Therapien und Diagnostika können damit nun beschritten werden. 

Originalartikel: 

Mirjana Kessler, Karen Hoffmann, Volker Brinkmann, Oliver Thieck, Susan Jackisch, Benjamin Toelle, Hilmar Berger, Hans-Joachim Mollenkopf, Mandy Mangler, Jalid Sehouli, Christina Fotopoulou, and Thomas F. Meyer (2015) The Notch and Wnt pathways regulate stemness and differentiation in human fallopian tube organoids, Nature Communications, DOI: 10.1038/NCOMMS9989

 

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8. Juli 2015

Phase-2-Studie für Impfstoff gegen Tuberkulose hat begonnen

In der klinischen Studie erhalten HIV-exponierte Säuglinge den Impfstoff-Kandidaten VPM1002

Mit der Aufnahme des ersten Säuglings startet jetzt eine klinische Phase-2-Studie für den neuen Tuberkulose-Impfstoff VPM1002. Dieser neueste Tuberkulose-Impfstoff in der klinischen Entwicklung soll dazu beitragen, die Ausbreitung der lebensbedrohlichen Tuberkulose nicht nur in endemischen Gebieten, sondern auch in Europa einzudämmen. VPM1002 wurde von Wissenschaftlern der Max-Planck-Gesellschaft und der in Hannover ansässigen Vakzine Projekt Management GmbH, einer Ausgliederung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung, gemeinsam entwickelt.

Der Impfstoffkandidat VPM1002 ist vor kurzem an das Serum Institute of India auslizenziert worden, dem nach Anzahl der verkauften Dosen weltgrößten Impfstoffhersteller. Das Unternehmen hat VPM1002 in Zusammenarbeit mit der Vakzine Projekt Management GmbH (VPM) weiterentwickelt. Adar C. Poonawalla, CEO und Executive Director des Serum Institute of India, erläutert: „Die Tuberkulose bleibt nach wie vor eines der größten Gesundheitsprobleme. Nur ein neuer und wirksamerer Impfstoff kann helfen, die Ausbreitung behandlungsresistenten Tuberkulose einzudämmen und so jedes Jahr das Leben von Millionen von Menschen retten. Wir freuen uns über diesen Studienstart. Er ist ein weiterer Schritt in unseren Bemühungen, bestehende Impfstoffe kontinuierlich zu verbessern und neue, sichere und kostengünstige Impfstoffe, speziell gegen Tuberkulose, herzustellen. Diese Zielrichtung liegt auch unseren Plänen zugrunde, große klinische Studien mit VPM1002 zu initiieren, mit denen wir die Herausforderungen der chronischen Tuberkulose bei Erwachsenen angehen.”

Stefan H. E. Kaufmann, Gründungsdirektor des Max-Planck-Instituts für Infektionsbiologie und maßgeblich für das wissenschaftliche Konzept von VPM1002 verantwortlich, ergänzt: „Seit Jahrzehnten ist der Impfstoff BCG der am häufigsten eingesetzte Impfstoff. Er schützt zwar vor bestimmten Tuberkuloseformen, aber seine Schutzwirkung reicht nicht aus. Besorgniserregend ist auch, dass bei HIV-infizierten Neugeborenen häufig schwerwiegende unerwünschte Nebenwirkungen auftreten, die möglicherweise mit BCG im Zusammenhang stehen. BCG stellt zudem für Säuglinge mit einer angeborenen Immunschwäche ein hohes Risiko dar.” Das Ziel ist es daher laut Kaufmann, „mit VPM1002 das Wirkpotenzial von BCG weiter zu verbessern und somit einen sichereren und effizienteren Impfstoff für den erfolgreichen Kampf gegen Tuberkulose einsetzen zu können.”

VPM1002 wurde auf der Grundlage eines früheren Tuberkuloseimpfstoffes mit der Bezeichnung BCG – Bacillus Calmette–Guérin – entwickelt, der 1921 eingeführt wurde und mit dem seitdem jedes Jahr Millionen Säuglinge in Regionen geimpft werden, in denen die Tuberkulose weit verbreitet ist. VPM1002 zeichnet gegenüber BCG aus, dass der Impfstoff durch zielgerichtete gentechnische Modifikationen einen wirksameren und sichereren Tuberkuloseschutz bietet.

„Der neue Impfstoff hat bereits im Rahmen der klinischen Phase-1-Studien in Europa und Afrika seine bessere Verträglichkeit und seine gezieltere Immunreaktion im Vergleich zum klassischen Impfstoff BCG unter Beweis gestellt – ein ermutigendes Signal für die stärkere Wirksamkeit. Diese vielversprechenden Ergebnisse haben sich auch in einer nachfolgenden Phase-2a-Studie bei Neugeborenen, unserer eigentlichen Zielgruppe, bestätigt”, so Bernd Eisele, CEO von VPM. „Die Aufnahme des ersten Säuglings in die laufende klinische Phase-2-Studie mit HIV-exponierten Säuglingen, also Säuglingen, die am stärksten auf einen besseren und sichereren Impfstoff angewiesen sind, stellt einen enormen Erfolg dar. Wir rücken damit unserem Ziel einen Schritt näher, den neuen Impfstoff bis zum Ende dieses Jahrzehnts in ein globales Aktionsprogramm gegen Tuberkulose aufnehmen zu können.”

Die derzeit in Südafrika – einem Tuberkulose-Brennpunkt – laufende klinische Phase-2-Studie wurde im Juni gestartet. Sie ist die erste Studie mit diesem Impfstoff bei HIV-exponierten Säuglingen, die nach einer Impfung mit dem üblichen BCG-Impfstoff in besonderem Maße unter schwerwiegenden Ereignissen leiden können und deshalb dringend auf einen sichereren und wirksameren Impfstoff angewiesen sind. Für die Studienleiter Mark Cotton und Anneke Hesseling von der Universität Stellenbosch und vom Desmond Tutu Tuberculosis Center, Angelique Luabeya von der South African Tuberculosis Vaccine Initiative und Shabir Madhi von der Respiratory and Meningeal Pathogens Research Unit ist diese Studie mit VPM1002 ebenfalls ein entscheidender Meilenstein in ihrem weltweiten Kampf gegen die tödliche Bedrohung Tuberkulose – eine Krankheit, von der heute mehr als zwei Milliarden Menschen betroffen sind.

Leander Grode, früherer Forschungsmitarbeiter von Kaufmann und Miterfinder, inzwischen Chief Scientific Officer der Vakzine Projekt Management GmbH, war maßgeblich an der Entwicklung von VPM1002 beteiligt. „Wir haben den ursprünglichen Impfstoff so verändern können, dass er das Immunsystem jetzt besser aktiviert und so einen stärkeren Schutz und eine größere Sicherheit gegen den Tuberkuloseerreger bietet”, erläutert Grode.

SK/BE/HR

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29. September 2014

Stefan H.E. Kaufmann wurde für das Jahr 2014 mit dem Spinoza Lehrstuhl in Medizin an der Universität Amsterdam, Niederlande ausgezeichnet. Zwischen 29. September und 1. Oktober 2014 wird er eine Hauptvorlesung sowie weitere Vorlesungen und Seminare halten. Der Spinoza Lehrstuhl in Medizin wurde 1995 von der Amsterdamer Universitätsassoziation im Auftrag der Medizinischen Fakultät der Universität Amsterdam als Auszeichnung für besonders verdiente Persönlichkeiten in der medizinischen Forschung und Patientenversorgung eingerichtet. Kaufmann ist Gründungs- und Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Infektionsbiologie in Berlin, Deutschland, wo er die Abteilung für Immunologie leitet. Außerdem ist er Professor für Mikrobiologie und Immunologie an den Charité Kliniken in Berlin. Er ist Altpräsident der Deutschen Gesellschaft für Immunologie, der Europäischen Föderation Immunologischer Gesellschaften und der Internationalen Union Immunologischer Gesellschaften sowie Mitglied der  Europäischen Organisation für Molekularbiologie, der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina und der Berlin-Brandenburgischen Akademie. Er ist Fellow des Royal College of Physicians of Edinburgh, erhielt den Ehrendoktor-Titel  der Universität Marseille, Frankreich und zahlreiche Wissenschaftspreise. Sein wissenschaftliches Interesse liegt auf dem Gebiet der Tuberkulose-Forschung mit Schwerpunkt auf der rationalen Entwicklung eines neuen Impfstoffs sowie diagnostischer und prognostischer Biosignaturen. Er ist Autor von mehr als 700 wissenschaftlichen Publikationen und hat zahlreiche Bücher und Zeitungsartikel über die Seuchengefahr in einer globalisierten Welt geschrieben.

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5. Juli 2013

Ein systemischer Ansatz verspricht neue Strategien zur Bekämpfung der Tuberkulose

Diese Woche erscheint in der Zeitschrift Nature ein systembiologisches Modell, welches neue Einsicht in die Strategien erlaubt, mit denen der Tuberkuloseerreger über Jahrzehnte unbemerkt überleben kann.

Eine Forschungsgruppe um James Galagan hat in einem Großprojekt auf einen systembiologischen Ansatz gesetzt und sich auf das Zusammenspiel unterschiedlicher regulatorischer Moleküle des Erregers konzentriert. Dieses regulatorische Netzwerk basiert auf 50 Transkriptionsfaktoren, also Proteinen, die an die DNA binden und so die Genexpression regulieren. Einige sind in sogenannten „Hubs“ organisiert, in denen sie mit vielen Genen interagieren können. Die metabolischen Komponenten umfassen verschiedene Lipide, Proteine und Boten-DNA Moleküle. Insgesamt trägt das Wechselspiel dieser unterschiedlichen Elemente dazu bei, dass sich Bakterien an die sauerstoffarme Umgebung, die sie im Wirt vorfinden, anpassen können. Das ist eine Schlüsselfunktion der Pathogenese der Tuberkulose. Dieses Modell erlaubt Vorhersagen über verschiedene Muster der Genexpression im sauerstoffarmen Milieu. Daraus lassen sich mögliche Regulatoren ermitteln, die für die Widerstandsfähigkeit des Erregers während der Infektion entscheidend sind.

Aus Sicht von Stefan H. E. Kaufmann vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, das als einziges europäisches Institut an diesen NIH geförderten Großprojekt beteiligt ist, schafft diese Arbeit auch die Grundlage für die Entwicklung neuer Interventionsmaßnahmen. Die in der Arbeit aufgeklärten „Hubs“, die die Expression zahlreicher Gene kontrollieren, stellen wichtige Zielstrukturen für die Entwicklung neuer Medikamente dar. Aufgrund der bedrohlich zunehmenden Tuberkulose-resistenten Fälle werden neue Tuberkulose-Medikamente dringend benötigt.

 
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