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Forschung

Die wissenschaftliche Aktivität des Instituts erfolgt in einzelnen Arbeitsgruppen und lässt sich vier Themenbereichen zuordnen:

  1. Labordiagnostik
  2. Virus-Immunologie / Immunonkologie
  3. Zirkulierende Nukleinsäuren und therapeutische Oligonukleotide
  4. Lipid- / Cholesterin-Metabolismus.

Detaillierte Informationen zu den Forschungsschwerpunkten der einzlenen Arbeitsgruppen finden Sie auf den folgenden Seiten.

Our lab is focused on the participation of non-immune cells in innate immune sensing, both via activation of cell-intrinsic receptors and through crosstalk with professional immune cells. We would like to elucidate how non-myeloid somatic cells participate in the immune sensory system, both via direct innate immune sensing and in their capacity to influence traditional innate immune cells within the host. In another area of research, we are currently investigating the cell-intrinsic innate immune sensing in induced pluripotent stem-cell derived (iPSC) neurons. Our focus is on nucleic acid recognition in CNS-resident cells and its role in host defense.

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Unser Labor interessiert sich dafür, wie genetisches Material (DNA, RNA) eine Immunantwort auslösen kann und welche Rolle dies in der Aufrechterhaltung von alltäglichen Funktionen unseres Immunsystems spielt. In der Vergangenheit untersuchten wir hauptsächlich wie fehlgeleitete Immunantworten gegen zelleigene Nukleinsäuren Entzündungen und Autoimmunerkrankungen auslösen. Im Zuge dieser Arbeit wurde unter anderem klar, dass diese in kranken Menschen fehlgeleiteten Prozesse in gesunden Menschen wichtige physiologische Funktionen ausüben, die es nun gilt zu verstehen. Wir werden hierzu insbesondere auf sogenannte endogene Viren schauen, die zu sich hunderttausenden Kopien in unserem Genom befinden und dort mehr als 40% (also fast jeden zweiten Buchstaben unseres Bauplans) einnehmen. Diese Viren werden auch als endogene Viren bezeichnet. Die Aktivierung dieser Viruskopien wurde häufig mit der Entstehung von schweren entzündlichen Erkrankungen und Krebs oder mit dem Alterungsprozess in Verbindung gebracht. Wir vermuten, dass ein besseres Verständnis dieses bisher vergleichsweise unerforschten, aber größten Teil unseres Genoms wichtige neue Erkenntnisse zum besseren Verständnis der Funktionsweise unseres Immunsystems in Krankheit und in Gesundheit bringen kann. Natürlich hoffen wir aus diesem Wissen neue therapeutisch Ansätze entwickeln zu können. Im Speziellen versuchen wir dies mit Bearbeitung von drei übergeordneten Forschungsschwerpunkten zu erreichen:

  1. Unter welchen Bedingungen werden zelleigene Nukleinsäuren immunogen?
  2. Welchen Einfluss haben endogene Viren auf Immunantworten?
  3. Wie kann Nukleinsäure-Erkennung therapeutisch genutzt werden?

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Zentraler Fokus der Forschung in diesem Institut ist die Erkennung fremder und schädlicher Nukleinsäuren durch das angeborene Immunsystem. So haben wir während der letzten Jahre grundlegende Erkenntnisse über die zentrale Funktion des viralen Nukleinsäure-Sensors RIG-I gewonnen, die bereits durch die Gründung derStartup-Firma Rigontec in klinische Studien translatiert werden konnten. Weitere Schwerpunkte an diesem Institut sollen zur Aufklärung der Mechanismen und des therapeutischen Potentials anderer Nukleinsäure-Sensoren, wie TLR7/8, TLR9, cGAS und STING, beitragen. Mit Hilfe der Studienzentrale und des Zentrallabors des Instituts kann die Grundlagenforschung aus dem Labor in eine klinische Anwendung übertragen werden. 

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Unser Labor fokussiert sich darauf, wie Regulation von Genexpression direkt vom Ribosom ausgeführt wird, speziell in der angeborenen Immunantwort. Unser Labor untersucht eine fundamental neue Art der Genregulation wobei ribosomale RNA (rRNA) Regionen, die auf der äußeren Schicht des Ribosoms exponiert sind, an ausgewählte Transkripte binden um mRNA- und Spezies-spezifische Translation zu ermöglichen. Wir verbinden innovative RNA Biochemie und RNA-basierende Technologieentwicklung mit Modellsystemen, die von Hefe bis Makrophagen reichen. Unser ultimatives Ziel ist es, zu entziffern, wie rRNA-gesteuerte spezialisierte Translation das Genexpressionsmuster formt, um die Rolle des Ribosoms in der angeborenen Immunantwort zu verstehen.

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Umweltgifte sind ein fester Bestandteil unseres alltäglichen Lebens. Als Schadstoffe in der Luft, die wir atmen, als Rückstände von Pestiziden und Düngemitteln in unserer Nahrung oder als lösliche Bestandteile in Wasserflaschen und Verpackungen aus Plastik. Direkter Kontakt mit Umweltgiften hat nicht nur gesundheitliche Folgen für Menschen, die dem Schadstoff direkt ausgesetzt sind. Es ist bereits bekannt, dass über abnormale epigenetische Veränderungen in Keimzellen (Spermien und Eizellen) Gesundheitsschäden wie Unfruchtbarkeit, Stoffwechselstörungen und neurologische Veränderungen auch in nachfolgenden Generationen auftreten können. Generationsübergreifende Auswirkungen von Umwelteinflüssen auf das Immunsystem und damit verbundene Gesundheitsschäden wie Infektionen, Autoimmunerkrankungen und Krebs sind jedoch kaum erforscht.

Unser Labor untersucht die grundlegende Hypothese, dass Umwelteinflüsse über epigenetische Dysregulation von Keimzellen zu generationsübergreifenden Funktionsstörungen in Immunzellen und somit Immunerkrankungen führen. Um diese Hypothese im Detail zu testen, charakterisieren wir, wie Umwelteinflüsse vererbbare epigenetische Dysregulation in Keimzellen verursachen und untersuchen, wie Umwelterfahrungen die Funktion von Immunzellen in nachfolgenden Generationen beeinflussen.

Die Ergebnisse unserer Studien werden grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie unsere immunologische Gesundheit durch die Umwelt unserer Vorfahren geprägt wurde und wie wir unsere Umwelt heute anpassen können, um die Gesundheit künftiger Generationen zu schützen.

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Seit mehr als 30 Jahren stellen Untersuchungen zum Cholesterin- und Gallensäurenmetabolismus den Schwerpunkt unserer Forschungsvorhaben dar. Wir haben diagnostische Tools zur Erkennung von und Betrachtung des therapeutischen Verlaufes bei seltenen angeborenen Störungen im Cholesterin- und Gallensäurenmetabolismus als auch bei Erkrankungen entwickelt. Diese sehr rasche Analytik ermöglicht es, den Sterolmetabolismus sowohl auf zellulärer Ebene als auch in vivo/ex vivo zu untersuchen. Aktuelle Studienschwerpunkte: Atherosklerose, Neurodegenerative Erkrankungen, Hepatologie, Gastroenterologie und Pränatale Diagnostik.

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Die Arbeitsgruppe von Prof. Paeschke konzentriert ihre Forschung auf sekundäre DNA- und RNA-Strukturen, die als G-Quadruplexe (G4s) bezeichnet werden. G4s sind in höheren Eukaryonten hoch konserviert und an funktionellen genomischen Stellen angereichert. Das Paeschke-Labor interessiert sich für die Bedeutung von G4-Strukturen bei der Immunantwort, bei zellulärem Stress, bei Alterung und Seneszenz sowie für die allgemeine Interaktion mit G-Quadruplex-bindenden Proteinen und den Beitrag zur Genomstabilität.

Es gibt eine Reihe von Forschungsthemen, die derzeit in unserem Labor untersucht werden.
Wir wollen die Funktion und Regulierung von G4-Strukturen während der Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER) von DNA-Brüchen aufklären. Wir haben erste Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen der G4-gesteuerten NER und der Entstehung von Hautkrebs.
Wir analysieren den Einfluss von DNA- und RNA-Helikasen auf die G4-Bildung während der zellulären Stressreaktion, die durch Infektionen oder Umweltveränderungen verursacht wird. Von besonderem Interesse ist die Charakterisierung der Funktion der Helikase DHX36 während viralen Stresses.
Wir verfolgen mehrere Projekte, die den Beitrag von G4-Strukturen für die angeborene Immunantwort untersuchen. Wie verändert sich die zelluläre G4-Landschaft während einer Entzündung und löst dies wiederum eine Immunantwort aus?
Mitglieder des Paeschke-Labors untersuchen auch virale G4s und wie diese von der Wirtszelle wahrgenommen werdenund welchen Einfluss sie auf den Infektionsverlauf haben. Schließlich sind G4s auch an Telomeren vorhanden, wo sie 2005 von Katrin Paeschke erstmals in vivo beschrieben und funktionell analysiert wurden. Ziel des Paeschke-Labors ist es, die Funktion der G4-assoziierten Telomerase innerhalb des Genoms und ihren Beitrag zur Genomstabilität und -alterung zu bestimmen.

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Folge uns auf Twitter: @PaeschkeL

Unser Labor verwendet in vivo Modelle, um antitumorale und antivirale Immunantworten zu untersuchen und neue immunverstärkende Therapien zu entdecken. Die präklinischen translationalen Ziele unserer Forschung konzentrieren sich auf die Entdeckung neuer Einsatzmöglichkeiten von immunmodulatorischen Wirkstoffen, die die schädlichen Auswirkungen von chronischen Virusinfektionen und malignen Tumoren reduzieren. Mit Hilfe einer ex vivo Screening-Strategie, bei der T-Zellen zusammen mit Tumorzellen kultiviert wurden, konnten wir zeigen, dass 5-Nonyloxytryptamin (5-NL), ein Serotonin-Agonist, die Fähigkeit von T-Zellen zur Bekämpfung von Tumorzellen durch Induktion der MHC-I-Expression erhöht. Letztlich zielen wir darauf ab, das körpereigene Immunsystem zu stärken, um den Auswirkungen des immunsuppressiven Tumormikromilieus entgegenzuwirken, das häufig eine immuntherapeutische Behandlung erschwert und die Tumorprogression fördert. Ein weiterer Bereich unserer Arbeit untersucht das Impfstoff-induzierte Immuntraining und die damit verbundenen Modulation des TME und der Schlüsselkomponenten, die seine Plastizität bestimmen, einschließlich der myeloiden infiltrierenden Immunzellen. Unsere Arbeit konzentriert sich auf schwach immunogene Tumoren, beispielsweise Leukämien im Kindesalter, da hier ein untrainiertes Immunsystem eine wesentliche Rolle bei ihrer Entstehung spielt.

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Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe ist die antivirale Immunantwort des angeborenen Immunsystems. Hier initiieren und steuern hauptsächlich Nukleinsäure-Rezeptoren die antivirale Immunantwort des infizierten Organismus. Unser Labor arbeitet dabei insbesondere an Strukturen und Modifikationen, die zur Erkennung von viralen Nukleinsäuren führen oder die Erkennung endogener Nukleinsäuren verhindern. Die Identifikation von minimalen Nukleinsäure-Erkennungsmotiven kann genutzt werden, um Medikamente zur Immuntherapie von viralen Infektionen und Krebs zu entwickeln.

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Die Arbeitsgruppe Immunmonitoring & Genomik (IMG) hat sich zum Ziel gesetzt, Biomarker zu identifizieren und Systeme zur Stratifizierung von Patienten zu entwickeln, die ein Risiko für hyperinflammatorische Immunreaktionen haben, indem sie tiefgreifende Immunprofilierungsansätze verwenden.

Unser Labor ist darauf ausgerichtet, Immunreaktionen auf epigenetischer, transkriptioneller und Proteinebene im Verlauf verschiedener entzündlicher und seltener Krankheiten zu charakterisieren. Wir verwenden Immunoassays mit verschiedensten Immunzellen aus dem peripheren Blut, um Immunantworten auf Gefahrensignale im Vollblut zu verfolgen, Zytokinexpressionsmuster mit Multiplexing-Bead-basierten Assays zu profilieren und die Aktivierungszustände von Monozyten im peripheren Blut mittels Durchflusszytometrie zu charakterisieren. Insbesondere Monozyten als Haupttreiber von Entzündungen sind für uns von besonderem Interesse, da wir die molekularen Mechanismen der adaptiven Monozyten Programmierung durch bioinformatische Analyse von Transkription und Epigenetik Daten aufklären wollen.

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Angeborene Immunantworten können lebensrettend oder lebensbedrohlich sein. Unsere Gruppe untersucht Immunsignalwege auf molekularer und zellulärer Ebene, für die wir neue Technologien wie CRISPaint und In-Cellulo-Sequenzierung entwickeln. Darüber hinaus arbeiten wir an Algorithmen zur Suche nach unbekannten Diversitäten in Sequenzierungsdaten, um selbstdiversifizierende Systeme zu charakterisieren.

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Each tissue site in the body has a distinctive immune network. By maintaining an active crosstalk with tissue components, immune cells exert their protective role and regulate tissue metabolism and function in homeostasis and disease. Our lab focuses on understanding how tissue-resident lymphocytes contribute to maintaining tissue function and shaping the tumor microenvironment metabolism and cellular composition. The lab works at the interface between tumor immunology and immunometabolism. Our ultimate goal is to identify key metabolic features supporting antitumor immunity, to provide new targets for the development of next generation therapies.

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Unser Labor konzentriert sich auf eine einzigartige Gruppe von Immunzellen, die „innate lymphoid cells“ (ILC) genannt werden. Wir versuchen zu verstehen wie diese Zellen die Barrieren des Körpers z.B.  Lunge, Haut und den Darm schützen, aber auch wie sie Immunpathologie bei chronischer Aktivierung auslösen. Im Speziellen konzentrieren wir uns auf exogene und endogene Metabolite, die die Funktion von ILC in Gesundheit und Krankheit kontrollieren. Unser übergeordnetes Ziel ist es zu verstehen welcher Zusammenhang zwischen Verwestlichung und dem wachsenden Gesundheitsproblem der chronischen Entzündungserkrankungen wie z.B. Morbus Crohn und Asthma besteht.

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