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Unsere Forschung

UNSERE FORSCHUNG

Die Forschung am HIRI konzentriert sich auf vier Bereiche - bakterielle Infektionen, Virus-Infektionen, Wirtsabwehr und RNA-Delivery - ergänzt durch die strategische Verfolgung aktueller Themen in der RNA-Forschung. Die Zusammenarbeit zwischen den Forschungsbereichen ist ein Kernstück unserer Mission und bietet unseren etablierten Forscher wie unseren Nachwuchs-Wissenschaftlern ein lebendiges Forschungsumfeld.

Bakterielle Infektionen

Trotz verbesserter Präventions- und Behandlungsmöglichkeiten sind bakterielle Krankheitserreger nach wie vor eine Hauptursache für lebensbedrohliche akute und chronische Erkrankungen weltweit. Das zunehmende Vorkommen multiresistenter Bakterien in Krankenhäusern bedroht heute die beträchtlichen Fortschritte unserer modernen Medizin. Darüber hinaus können Infektionen sowie die Einnahme von Breitband-Antibiotika dramatische Veränderungen in der Darm-Mikrobiota verursachen, mit Auswirkungen auf die Entwicklung und Ausprägung scheinbar nicht zusammenhängender Krankheiten.

Der Forschungsbereich Bakterielle Infektionen zielt darauf ab, neue Wege zur schnellen Diagnose und Behandlung bakterieller Infektionen zu entwickeln. Ein Hauptziel ist die umfassende gleichzeitige RNA-basierte Charakterisierung des Erregers und des infizierten Wirts in Echtzeit und in hoher Auflösung. Dabei soll wenn möglich auch immer die umgebende Mikrobiota berücksichtigt werden. Die WissenschaftlerInnen in diesem Bereich untersuchen dabei verstärkt solche RNA-Moleküle, die (a) für die Herstellung krankmachender Faktoren des Erregers entscheidend sind, (b) die bei Kontakt des Erregers mit dem Wirt verstärkt oder vermindert produziert werden oder (c) die die Gen-Aktivität miteinander interagierender Mitglieder der Mikrobiota beeinflussen. Dieses Wissen wird dann für therapeutische Maßnahmen mit klinisch bedeutenden bakteriellen Krankheitserregern genutzt.

 

Virus-Infektionen

Viren sind für Millionen von akuten und chronischen Infektionen mit verheerenden Folgen wie lebenslanger Behinderung, Krebs oder Tod verantwortlich. Für viele dieser Infektion fehlen bis heute wirksame Impfstoffe oder Behandlungen. Darüber hinaus ist die Mehrzahl der neu auftretenden Infektionen, die globale Epidemien (Pandemien) auslösen können, viralen Ursprungs. Daher ist die Erforschung der virusbedingten Krankheitsentstehung (Pathogenese), die Identifizierung neuer Zielstrukturen als Angriffspunkte für Medikamente und die darauf basierende Entwicklung dieser Medikamente von großem öffentlichem Interesse.

Im Forschungsbereich Virus-Infektionen wollen die HIRI-Wissenschaftler aufklären, welche Rolle RNA-Moleküle in der Entstehung und im Verlauf von Virus-Infektionen spielen. Dazu müssen wir zunächst sogenannte nicht-kodierende RNAs (ncRNAs) des Virus und die mit ihnen in Verbindung stehenden regulatorische Elemente verstehen. Wir müssen herausfinden, wie diese ncRNAs wiederum mit RNA-Molekülen im Wirtsorganismus, auf die das Virus abzielt, interagieren. Die in diesem Bereich tätigen Forscher entwickeln neue Forschungsansätze für die Entwicklung und präklinische Prüfung einer neuen Generation antiviraler Therapien: Diese sollen gezielt die Funktionen von ncRNAs beeinflussen, um auf diesem Weg virusbedingte Erkrankungen zu bekämpfen bzw. zu verhindern.

Wirtsabwehr

Die Abwehrreaktion auf Infektionen besteht aus einer Reihe komplexer Interaktionen zwischen Krankheitserreger, Körperzellen des Wirts und dessen Immunsystem. Während einer Infektion unternehmen das angeborene und das erworbene Immunsystem des Wirts aufeinander abgestimmte Anstrengungen, um einen eingedrungenen Erreger in Schach zu halten. Das erfordert erhebliche "Umbaumaßnahmen" im Wirtsorganismus, in Form einer veränderten Produktion (=Expression) an körpereigenen RNA-Molekülen. Dies gilt dabei gleichermaßen für die bekannten Protein-produzierenden (=kodierenden) RNAs, wie auch für die regulatorischen (=nicht-kodierenden) RNAs. Diese sogenannten RNA-Expressionsänderungen werden durch den Erreger, aber auch durch die aktivierten Abwehrmechanismen des Wirts selbst beeinflusst. Eine engmaschige Kontrolle dieser Mechanismen ist notwendig, um das Überleben des Erregers auf der einen Seite, wie auch eine wirtsschädigende Überaktivierung des Immunsystems (Immunpathologie) zu verhindern. Diese Steuerungsmechanismen hängen dabei entscheidend von komplexen RNA-basierten regulatorischen Netzwerken ab.

Die Wissenschaftler im Forschungsbereich Wirtsabwehr haben das Ziel, diese komplexen RNA-Netzwerke, die an der Kontrolle der Infektion beteiligt sind, aufzuklären. Ein Ziel ist die umfassende RNA-basierte Kartierung der individuellen Reaktionen aller beteiligten Zelltypen während einer Infektion. Dazu untersuchen die Forscher die Funktionen von solchen ncRNAs und RNA-Elementen, die durch die Wirtsreaktion auf bakterielle und virale Infektionen reguliert und gesteuert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden für therapeutische Ansätze genutzt. Mit dem Ziel, die Wirtsantwort auf die Infektion zu modulieren und so die Pathogenese zu begrenzen.

RNA-Delivery

Vor dem Hintergrund steigender antimikrobieller Resistenzen und dem Auftauchen neuer Krankheitserreger ist es unbedingt notwendig, das aktuell vorhandene Arsenal an Antiinfektiva zu erweitern. RNA-basierte Therapeutika und RNA-bindende Medikamente bieten hier überaus spannende Möglichkeiten für hoch präzise und damit minimal invasive Eingriffe zur Bekämpfung von Krankheitserregern und zum Schutz des Wirts.

Ziel des Forschungsbereichs RNA Delivery ist es, Technologien zum hochpräzisen Transport von RNA-Medikamenten zu entwickeln, die gemeinsam zur Behandlung von Infektionskrankheiten eingesetzt werden können. Dies erfordert zunächst ein hohes Maß an interdisziplinärer Forschung an der Schnittstelle von klinischer Medizin, Biowissenschaften, (Nano-) Materialwissenschaften und pharmazeutischer Forschung.
Der Einsatz hochmoderner physikalisch-chemischer Analytik in diesem Forschungsbereich bildet den Ausgangspunkt für die Ermöglichung eines Übertritts der RNA-Arzneimittelforschung in die klinische Erprobung.

UNSERE FORSCHUNG

Die Forschung am HIRI konzentriert sich auf vier Bereiche - bakterielle Infektionen, Virus-Infektionen, Wirtsabwehr und RNA-Delivery - ergänzt durch die strategische Verfolgung aktueller Themen in der RNA-Forschung. Die Zusammenarbeit zwischen den Forschungsbereichen ist ein Kernstück unserer Mission und bietet unseren etablierten Forscher wie unseren Nachwuchs-Wissenschaftlern ein lebendiges Forschungsumfeld.

Bakterielle Infektionen

Trotz verbesserter Präventions- und Behandlungsmöglichkeiten sind bakterielle Krankheitserreger nach wie vor eine Hauptursache für lebensbedrohliche akute und chronische Erkrankungen weltweit. Das zunehmende Vorkommen multiresistenter Bakterien in Krankenhäusern bedroht heute die beträchtlichen Fortschritte unserer modernen Medizin. Darüber hinaus können Infektionen sowie die Einnahme von Breitband-Antibiotika dramatische Veränderungen in der Darm-Mikrobiota verursachen, mit Auswirkungen auf die Entwicklung und Ausprägung scheinbar nicht zusammenhängender Krankheiten.

Der Forschungsbereich Bakterielle Infektionen zielt darauf ab, neue Wege zur schnellen Diagnose und Behandlung bakterieller Infektionen zu entwickeln. Ein Hauptziel ist die umfassende gleichzeitige RNA-basierte Charakterisierung des Erregers und des infizierten Wirts in Echtzeit und in hoher Auflösung. Dabei soll wenn möglich auch immer die umgebende Mikrobiota berücksichtigt werden. Die WissenschaftlerInnen in diesem Bereich untersuchen dabei verstärkt solche RNA-Moleküle, die (a) für die Herstellung krankmachender Faktoren des Erregers entscheidend sind, (b) die bei Kontakt des Erregers mit dem Wirt verstärkt oder vermindert produziert werden oder (c) die die Gen-Aktivität miteinander interagierender Mitglieder der Mikrobiota beeinflussen. Dieses Wissen wird dann für therapeutische Maßnahmen mit klinisch bedeutenden bakteriellen Krankheitserregern genutzt.

 

Virus-Infektionen

Viren sind für Millionen von akuten und chronischen Infektionen mit verheerenden Folgen wie lebenslanger Behinderung, Krebs oder Tod verantwortlich. Für viele dieser Infektion fehlen bis heute wirksame Impfstoffe oder Behandlungen. Darüber hinaus ist die Mehrzahl der neu auftretenden Infektionen, die globale Epidemien (Pandemien) auslösen können, viralen Ursprungs. Daher ist die Erforschung der virusbedingten Krankheitsentstehung (Pathogenese), die Identifizierung neuer Zielstrukturen als Angriffspunkte für Medikamente und die darauf basierende Entwicklung dieser Medikamente von großem öffentlichem Interesse.

Im Forschungsbereich Virus-Infektionen wollen die HIRI-Wissenschaftler aufklären, welche Rolle RNA-Moleküle in der Entstehung und im Verlauf von Virus-Infektionen spielen. Dazu müssen wir zunächst sogenannte nicht-kodierende RNAs (ncRNAs) des Virus und die mit ihnen in Verbindung stehenden regulatorische Elemente verstehen. Wir müssen herausfinden, wie diese ncRNAs wiederum mit RNA-Molekülen im Wirtsorganismus, auf die das Virus abzielt, interagieren. Die in diesem Bereich tätigen Forscher entwickeln neue Forschungsansätze für die Entwicklung und präklinische Prüfung einer neuen Generation antiviraler Therapien: Diese sollen gezielt die Funktionen von ncRNAs beeinflussen, um auf diesem Weg virusbedingte Erkrankungen zu bekämpfen bzw. zu verhindern.

Wirtsabwehr

Die Abwehrreaktion auf Infektionen besteht aus einer Reihe komplexer Interaktionen zwischen Krankheitserreger, Körperzellen des Wirts und dessen Immunsystem. Während einer Infektion unternehmen das angeborene und das erworbene Immunsystem des Wirts aufeinander abgestimmte Anstrengungen, um einen eingedrungenen Erreger in Schach zu halten. Das erfordert erhebliche "Umbaumaßnahmen" im Wirtsorganismus, in Form einer veränderten Produktion (=Expression) an körpereigenen RNA-Molekülen. Dies gilt dabei gleichermaßen für die bekannten Protein-produzierenden (=kodierenden) RNAs, wie auch für die regulatorischen (=nicht-kodierenden) RNAs. Diese sogenannten RNA-Expressionsänderungen werden durch den Erreger, aber auch durch die aktivierten Abwehrmechanismen des Wirts selbst beeinflusst. Eine engmaschige Kontrolle dieser Mechanismen ist notwendig, um das Überleben des Erregers auf der einen Seite, wie auch eine wirtsschädigende Überaktivierung des Immunsystems (Immunpathologie) zu verhindern. Diese Steuerungsmechanismen hängen dabei entscheidend von komplexen RNA-basierten regulatorischen Netzwerken ab.

Die Wissenschaftler im Forschungsbereich Wirtsabwehr haben das Ziel, diese komplexen RNA-Netzwerke, die an der Kontrolle der Infektion beteiligt sind, aufzuklären. Ein Ziel ist die umfassende RNA-basierte Kartierung der individuellen Reaktionen aller beteiligten Zelltypen während einer Infektion. Dazu untersuchen die Forscher die Funktionen von solchen ncRNAs und RNA-Elementen, die durch die Wirtsreaktion auf bakterielle und virale Infektionen reguliert und gesteuert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden für therapeutische Ansätze genutzt. Mit dem Ziel, die Wirtsantwort auf die Infektion zu modulieren und so die Pathogenese zu begrenzen.

RNA-Delivery

Vor dem Hintergrund steigender antimikrobieller Resistenzen und dem Auftauchen neuer Krankheitserreger ist es unbedingt notwendig, das aktuell vorhandene Arsenal an Antiinfektiva zu erweitern. RNA-basierte Therapeutika und RNA-bindende Medikamente bieten hier überaus spannende Möglichkeiten für hoch präzise und damit minimal invasive Eingriffe zur Bekämpfung von Krankheitserregern und zum Schutz des Wirts.

Ziel des Forschungsbereichs RNA Delivery ist es, Technologien zum hochpräzisen Transport von RNA-Medikamenten zu entwickeln, die gemeinsam zur Behandlung von Infektionskrankheiten eingesetzt werden können. Dies erfordert zunächst ein hohes Maß an interdisziplinärer Forschung an der Schnittstelle von klinischer Medizin, Biowissenschaften, (Nano-) Materialwissenschaften und pharmazeutischer Forschung.
Der Einsatz hochmoderner physikalisch-chemischer Analytik in diesem Forschungsbereich bildet den Ausgangspunkt für die Ermöglichung eines Übertritts der RNA-Arzneimittelforschung in die klinische Erprobung.

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