Grundlagenforschung zu SARS-CoV-2 und COVID-19

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In der Grundlagenforschung werden die Eigenschaften von SARS-CoV-2 untersucht und es werden Techniken entwickelt, die für die Testung von Impf- und Wirkstoffen notwendig sind. 

Entwicklung eines Mausmodells der Infektion mit SARS-CoV-2

Zur Entwicklung eines präklinischen Mausmodells der SARS-CoV-2-Infektion gemeinsam mit dem DPZ werden Tiere verpaart, die den humanen ACE2-Rezeptor als Eintrittsrezeptor des Virus exprimieren und in denen spezifisch auf Pneumozyten der Lunge das Typ I-Interferonsystem ausgeschaltet werden kann. Im Infektionsverlauf sollen sich ähnliche Symptome und Erkrankungen wie im Menschen entwickeln. In Kooperation mit dem Kantonsspital St. Gallen, Schweiz, gehen Forscher in einem Coronavirus-Modell in der Maus der Frage nach, wieso viele Patienten im Rahmen der COVID-19-Erkrankung den Geruchssinn verlieren.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Ulrich Kalinke

Kooperationspartner:

  • Deutsches Primatenzentrum (DPZ)
  • Kantonsspital St. Gallen
  • TWINCORE - Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung

Förderung: 186.000€ des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur

weitere Informationen: Webseite des TWINCORE

Aufbau einer Kohorte von COVID-19 Patienten mit systematischer Sammlung und Lagerung von biologischen Materialien

In den vergangenen 18 Jahren haben neu-auftretende Coronaviren zwei Epidemien und neuerdings eine schwere Pandemie ausgelöst, denen tausende Menschen zum Opfer gefallen sind. Die Ausmaße des aktuellen Pandemiegeschehens lassen sich noch nicht absehen. Schnelle Maßnahmen sind erforderlich, um die Folgen der aktuellen Pandemie zu mildern und uns langfristig besser auf neu auftretende Coronaviren vorzubereiten.

Der Aufbau der COVID-19 Kohorte und die anschließende molekulare Charakterisierung ermöglichen es unter anderem, die Pathophysiologie der Erkrankung besser zu verstehen und Biomarker für den Schweregrad und damit verbundene Stoffwechselwege sowie Therapieoptionen für die Erkrankung zu detektieren.

Die sehr unterschiedlichen klinischen Verläufe deuten darauf hin, dass eine Mischung aus epidemiologischen, genetischen und immunologischen Faktoren sowie Stoffwechselvorgängen an der Krankheitsentwicklung beteiligt sind. Das Projekt wird von einem interdisziplinären Konsortium aus Wissenschaftlern und Ärzten der MHH, des Klinikums Region Hannover (KRH) sowie des Helmholtz Zentrums für Infektionsforschung bearbeitet.

Die COVID-19 Kohorte soll insgesamt 1000 Patienten mit unterschiedlichem Schweregrad des Krankheitsverlaufs bzw. Kontrollpersonen umfassen. Es werden verschiedene Bioproben wie z.B. kernhaltige Blutzellen, lebende Blutzellen, RNA-stabilisiertes Material (PaxGene), Plasma, Serum, Speichel und Bronchioalveoläre Lavage (BAL) gesammelt und in der Hannover Unified Biobank (HUB) qualitätsgesichert präpariert und gelagert sowie mit medizinischen Daten verknüpft anschließend der COVID-19 Forschung zur Verfügung gestellt.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Thomas Illig

Kooperationspartner:

  • Klinikum Region Hannover GmbH
  • Medizinische Hochschule Hannover (MHH)

Förderung: 2.030.000€ des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur

weitere Informationen: Webseite der MHH und der HUB

Gemeinsames Immunomonitoring von SARS-CoV-2-infizierten Personen / COVID-19-Patienten

Bestimmte Veränderungen in der zellulären Immunabwehr und die damit verbundene Ausschüttung bestimmter inflammatorischer Zytokine und weiterer Entzündungsfaktoren scheinen in einem engem Zusammenhang mit dem Krankheitsverlauf und dem Therapie-Erfolg einer COVID-19- Erkrankung zu stehen. Frau Prof’in Falk wird zusammen mit Projektpartnern in einem multizentrischen Ansatz die Zusammensetzung der verschiedenen Leukozytenpopulationen im Blut von SARS-CoV-2 infizierten Personen zu unterschiedlichen Phasen der Erkrankung sowie nach Abklingen der Symptome untersuchen, um die klinische Relevanz der zellulären Immunreaktion zu bestimmen. So können möglicherweise Immunmarker identifiziert werden, welche Hinweise auf den Krankheitsverlaufs liefern und zur Optimierung des Therapieplans verwendet werden können.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Christine Falk

Kooperationspartner:

  • Deutsches Zentrum für Infektionsforschung (DZIF)
  • Medizinische Hochschule Hannover (MHH)

Förderung: 250.000€ des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF)

weitere Informationen: Webseite der MHH

Etablierung von Tiermodellen

Bevor neue Impfstoffe oder pharmazeutische Wirkstoffe am Menschen getestet werden dürfen, müssen in der sogenannten präklinischen Phase die Wirksamkeit und die Unbedenklichkeit der neuen Substanzen am Tier untersucht werden. Dafür müssen geeignete Tierarten gefunden und die Versuchsplanung an die jeweiligen Fragestellungen angepasst werden. Für die Untersuchungen an SARS-CoV-2 könnten dies Frettchen, Kaninchen, Hamster oder Mäuse sein. Die Planungen folgen dabei den höchstmöglichen Tierschutzstandards sowie den Vorgaben der Biosicherheitsstufe 3 (BSL3).

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Maren von Köckritz-Blickwede

Kooperationspartner:

  • Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

weitere Informationen: Webseite der TiHo

Einfluss von Sauerstoffmangel auf die Immunabwehr und daraus resultierende Verbesserung von Tierversuchsersatzmethoden

Bei schweren Verläufen einer COVID-19-Infektion spielt Sauerstoff eine entscheidende Rolle für das Überleben der Patienten. Es ist daher erforderlich, die Immunabwehr unter reduzierten Sauerstoffbedingungen zu untersuchen, um die grundlegenden Mechanismen des Krankheitsverlaufes zu verstehen. TiHo-Forscher haben bereits eine Technik etabliert, mit der sie die Sauerstofflevel im infizierten Gewebe, also dort, wo die Immunzellen aktiv sind, im Tierversuch messen können. Die ermittelten Werte sollen abschließend für die Erstellung von Tierversuchsersatzmethoden eingesetzt werden.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Maren von Köckritz-Blickwede

Kooperationspartner:

  • Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

weitere Informationen: Webseite der TiHo

Studie zu neurologischen Schäden durch COVID-19

N-RENNT ist ein Forschungsnetzwerk für Infektionen im Gehirn. Viele neurologische Krankheiten werden durch Infektionen ausgelöst. Viren, Bakterien oder Parasiten können bei Menschen genau wie bei Tieren die Ursache für Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS) sein oder den Krankheitsverlauf negativ beeinflussen. Und auch bei COVID-19 wurde schon über neurologische Schäden berichtet, wie beispielsweise der Verlust des Geschmackssinns. In dem Netzwerk sollen neurologische Schäden durch COVID-19 untersucht werden.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner

Kooperationspartner:

  • Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)
  • Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin Göttingen
  • Medizinische Hochschule Hannover (MHH)
  • Technische Universität Braunschweig
  • TWINCORE - Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung
  • Universitätsmedizin Göttingen (UMG)

weitere Informationen: Webseite der TiHo

Alternative Methoden zu Tierversuchen

Der Forschungsverbund „R2N – Replace und Reduce aus Niedersachsen – Ersatz und Ergänzungsmethoden für eine zukunftsweisende biomedizinische Forschung“ wird vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur gefördert. Ziel ist es, Methoden zu finden, die es erlauben, biomedizinische Forschung im Bereich der Lungeninfektionen bei Mensch und Tier zu betreiben und auf Tierversuche zu verzichten. In einem Teilprojekt des Verbundes baut die TiHo eine Gewebe- und Zellbank auf. Dafür sammeln und konservieren die Forscherinnen und Forscher Proben mit Zellen und Gewebeanteilen aus dem Atmungsapparat. So stehen die Proben jederzeit für Projekte bereit, um an Alternativen für Tierversuche zu forschen. Diese Gewebe- und Zellbank nutzen die TiHo-Forscherinnen und TiHo-Forscher jetzt auch für die Coronaforschung.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner

Kooperationspartner:

  • Deutsches Primatenzentrum
  • Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM)
  • Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (LUH)
  • Medizinische Hochschule Hannover (MHH)
  • Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)
  • TWINCORE - Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung

Förderung: Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur

weitere Informationen: Webseite der TiHo

Graduiertenkolleg VIPER – Virusdetektion, Pathogenese und Intervention

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert an der TiHo seit 2019 das Graduiertenkolleg VIPER – Virusdetektion, Pathogenese und Intervention. Ziel von VIPER ist es, eine neue Generation von Virusforscherinnen und Virusforschern auszubilden, die neuen und wiederauftretenden Virusinfektionen auf den Grund gehen. Für drei Jahre arbeiten 28 junge Virusforscherinnen und Virusforscher an ihren Doktorarbeiten. Viele Erkenntnisse aus diesen Arbeiten können für die Coronaforschung genutzt werden. Zudem nehmen sie an speziell auf die Virusforschung zugeschnittenen Lehrveranstaltungen und Praktika teil, in denen sie lernen, wo verschiedene Viren vorkommen, wie sie mit den Zellen von Menschen und Tieren interagieren und wie sie nachzuweisen und zu bekämpfen sind. In dem Forschungsprogramm arbeiten unterschiedliche Fachdisziplinen interaktiv zusammen. 

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner

Kooperationspartner:

  • Heinrich-Pette-Institut, Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie (HPI)
  • Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)
  • Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)
  • TWINCORE - Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung

Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

weitere Informationen: Webseite der TiHo und des Graduiertenkollegs VIPER

ANI-CoV – Haustiere als potenzielle Vektoren für die Übertragung von SARS-CoV-2

Teilvorhaben B: in-vitro Kultursysteme

Im Projekt ANI-CoV wird untersucht welche Haus- und Nutztierarten sowie exotische Tierarten für das SARS-CoV-2 empfänglich sind und möglicherweise dieses Virus auf den Menschen oder weitere Tierspezies übertragen können. Der Fokus des Projektes liegt auf Haus- und Nutztiere, da Menschen in regelmäßigen und engen Kontakt zu diesen Tieren stehen. Die Empfänglichkeit wird mittels primärer Zellkulturen, welche aus dem oberen und unteren Respirationstrakt gewonnen werden, untersucht. 
Darüber hinaus wird der Einfluss einer SARS-CoV-2-Infektion auf morphologische und funktionelle Veränderungen im respiratorischen Gewebe untersucht. Außerdem werden zelluläre Faktoren und/oder virale Anpassungen identifiziert, die für den viralen Eintritt in neue Wirtsarten erforderlich sind. 

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Wolfgang Baumgärtner

Kooperationspartner:

  • Deutsches Primatenzentrum
  • Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Corona-Access: Etablierung eines SARS-CoV-2-Modells für Wirkstoff-Forschung und -Testung in S2-Labors

Die Forschung an SARS-CoV-2 und die Wirksamkeitsprüfungen von Arzneimittelkandidaten gegen das Virus sind nur in Labors der Sicherheitsstufe 3 möglich. S3-Labors sind nicht in allen Forschungseinrichtungen vorhanden und das Arbeiten unter sogenannten S3-Bedingungen ist sehr herausfordernd. Im Rahmen des Projekts wird ein Coronavirus-Modell etabliert, mit dem auch unter der niedrigeren Sicherheitsstufe 2 gearbeitet werden kann. Das Modell basiert auf nicht-infektiösen virusartigen Partikeln. Diese sogenannten »virus-like particles« sind Viruspartikel, die keine Nukleinsäuren enthalten, wodurch sie nicht mehr in den Zielzellen vermehrt werden können und daher auch zu Impfzwecken eingesetzt werden. Mithilfe dieser virusartigen Partikel können Wirkstoffkandidaten unter S2-Bedingungen in alternativen In-vitro- und Ex-vivo-Modellen, wie z. B. in humanen Präzisionslungenschnitten (PCLS), getestet werden. Ein solches SARS-CoV-2-Modell kann auch zur Untersuchung von Risikofaktoren für schwerere Verläufe in gefährdeten Gruppen genutzt werden.

Ansprechpartner:   Dr. Sabine Wronski

Kooperationspartner:

  • Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM)

weitere Informationen: Webseite des ITEM

Filter4Flow: Intelligenter Virenfilter für SARS-CoV-2-Patienten

Patienten mit einem schweren Verlauf einer COVID-19-Erkrankung müssen oft beatmet werden, nicht-invasiv oder auch auf der Intensivstation. In beiden Fällen ist ein Monitoring – ein Überwachen der Atemfunktion und der Atemparameter – erforderlich. Die Patienten und auch das medizinische Personal sollten möglichst vor einer Virusinfektion geschützt werden. Ein intelligenter Virenfilter, der sowohl bei der nicht-invasiven als auch bei der invasiven Beatmung eingesetzt werden kann, soll diesen Schutz ermöglichen. In dem Projekt Filter4Flow entwickeln Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler in Kooperation mit den Firmen Aircontrols und ELK einen solchen intelligenten Virenfilter – eine neuartige Kombination aus schnellen Sensorelementen zur Atemstrom-, Druck- und Atemgasmessung sowie einem Virenfilter. Hierbei werden die Signale digitalisiert und schnell und kabellos zu einem Atemsystem oder einer Patientenüberwachungseinrichtung (z. B. App) übertragen. Der intelligente Virenfilter ermöglicht ein genaues, zuverlässiges und gleichzeitig preisgünstiges Monitoring der Atmung einer hohen Patientenzahl bei gleichzeitiger Filterfunktion zum Infektionsschutz für Patient und Personal. Dies trägt dazu bei, einen befürchteten Engpass an Beatmungsplätzen zu verhindern.

Ansprechpartner:   Dr. Gerhard Pohlmann

Kooperationspartner:

  • AC Aircontrols GmbH
  • ELK GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS)
  • Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST)
  • Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM)

weitere Informationen: Webseite des ITEM

Entwicklung antiviraler Strategien gegen SARS-CoV-2-Zielproteine

In diesem Projekt werden Coronavirus-Proteine hergestellt, die besonders im Fokus stehen als Kandidaten für diagnostische Zwecke, therapeutische Zielproteine und als mögliche Kandidaten für proteinbasierte Impfstoffe – als Impfstoff gegen SARS-CoV-2, aber auch für die Zeit danach. Zur Identifizierung von Wirkstoffen werden geeignete Tests entwickelt und auf die am HZI vorhandenen Substanzbibliotheken (ca. 40.000 Substanzen) angewandt. Wechselwirkung von Wirkstoffen und Antikörpern mit den Coronavirus-Proteinen werden über biophysikalische Verfahren analysiert, um Affinitäten und Inhibitionskonstanten zu bestimmen. Weiterhin werden strukturbiologische Methoden wie Cryo-Elektronenmikroskopie oder Röntgenstrukturanalyse zum Einsatz kommen. Die Wirkung der Wirkstoffkandidaten wird im Assay mit dem intakten Virus validiert.

Ansprechpartner:   Dr. Joop van den Heuvel

Kooperationspartner:

  • Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)

weitere Informationen: Webseite des HZI

Fachinformationsdienst Pharmazie

Mit der Rechercheplattform PubPharm bietet der Fachinformationsdienst (FID) Pharmazie an der TU Braunschweig einen umfassenden und service-orientierten Zugang zu pharmazeutischen Informationsressourcen. Einerseits leistet der FID so einen signifikanten Beitrag für die Volltextversorgung des Faches durch Lizenzierung von Fachzeitschriften des Spezialbedarfs, die an den Hochschulstandorten des Faches campusweit zugänglich sind. Andererseits bieten die zentralen Dienste des FID gegenüber anderen Plattformen nachgefragte Alleinstellungsmerkmale, wie z.B. innovative, auf Wirk- und Arzneistoffe fokussierte Recherche-Tools. So wird mit einer semantisch angereicherten Suche, die auf Machine-Learning-Technologien beruht, eine Anzeige verwandter Substanzen, Erkrankungen/Symptome und Gene bei der Suche nach Arzneistoffen und Erkrankungen/Symptomen ermöglicht. Zugleich sind frei zugängliche fachspezifische Informationsressourcen (u.a. DrugBank, BRENDA, PubChem, ChEMBL) eingebunden, die weitere wirkstoffbezogene Daten liefern.

Die aktuelle Coronavirus Pandemie zeigt, dass sich bio-medizinische Rechercheplattformen flexibel und schnell neuen Informationsbedürfnissen anpassen müssen, um Wissenschaftler*innen mit aktuellen Informationen zu versorgen. Die kontextbasierten Services des FID  wurden deshalb im Hinblick auf COVID19 sowie SARS-COV-2 aktualisiert und in PubPharm integriert. Der FID beteiligt sich auch an der Open Research Challenge zu COVID19 (vgl. CORD-19 Research Challenge des Allen Institute for AI). Die zugehörigen ca. 50.000 Volltextpublikationen wurden mit einer eigens entwickelten Tagging-Pipeline annotiert. Diese Annotationen wurden anschließend der Community zur Verfügung gestellt. Die entsprechenden Services werden natürlich kontinuierlich mit der Veröffentlichung neuer Literatur erweitert.

Entscheidend für die Innovationskraft ist die enge Kooperation zwischen der Universitätsbibliothek Braunschweig (UB) und dem Institut für Informationssysteme (IfIS) der TU Braunschweig, die einen forschungsorientierten Ansatz bei der Entwicklung neuer Dienste ermöglicht. Innovative Recherchemöglichkeiten werden durch die Wissenschaftler*innen aus der Pharmazie evaluiert, was ihren Nutzen für das Retrieval sicherstellt.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Wolf-Tilo Balke & Katrin Stump

Kooperationspartner:

  • Institut für Informationssysteme (IfIS) der Technische Universität Braunschweig
  • Universitätsbibliothek Braunschweig

Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

NUTRIMAG - Nutrition, Immune Function and Aging

Das Altern des Immunsystems (Immunseneszenz) ist durch Veränderungen der T- und B-Zell-Funktion gekennzeichnet, die zu einer verminderten Immunleistung und einer erhöhten Morbidität und Mortalität beitragen. Dies erklärt auch, warum ältere Menschen ein erhöhtes Risiko für schwere Verläufe von COVID-19 aufweisen. Wenig bekannt ist, welche Bedeutung die Versorgung mit Mikronährstoffen hierbei spielt. Ziel der Studie ist es, bei Seniorinnen ab 70 Jahren Zusammenhänge zwischen Ernährung und Immunfunktion zu charakterisieren und der Frage nachzugehen, inwieweit eine zusätzliche Gabe von Mikronährstoffen die Immunfunktion beeinflusst.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Andreas Hahn

Kooperationspartner:

  • Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (LUH)
  • Justus-Liebig-Universität Gießen

weitere Informationen: Webseite der LUH

CADIP - Calanus for Diabetes Prevention

Personen mit chronischen Erkrankungen weisen ein erhöhtes Risiko für schwere Verläufe von COVID-19 auf. Dies gilt auch für Adipöse und Diabetiker. In metabolischer Hinsicht scheint dies auf die hiermit einhergehende chronisch niederschwellige Entzündung (low-grade-inflammation) und deren Folgen zurückzuführen zu sein. Gegenstand des Projekts sind die immunologischen Veränderungen bei moderatem Übergewicht und einer prädiabetischen Stoffwechsellage. Im Kern steht dabei die Frage, inwieweit ein neuartiges marines Öl aus Calanus finmarchicus antientzündliche Eigenschaften besitzt und die Insulinsensitivität bei Prädiabetikern erhöhen kann.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Andreas Hahn

Kooperationspartner:

  • Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (LUH)
  • Justus-Liebig-Universität Gießen

weitere Informationen: Webseite der LUH

Nutrimmun - Immun-, Ernährungs- und Gesundheitsstatus bei verschiedenen Ernährungsformen

Die Ernährungsweise nimmt wesentlichen Einfluss auf die Gesundheit. Neben der dominierenden omnivoren Lebensmittelauswahl mit vergleichsweise hohem Fleischverzehr hat die vegane Ernährungsweise in den vergangenen Jahren für viel Aufmerksamkeit gesorgt, obwohl der Anteil an Veganern gering ist. Demgegenüber gewinnen Flexitarier auch zahlenmäßig stark an Bedeutung. Sie  verzehren zwar Fleisch, allerdings in geringen Mengen und situationsabhängig. Bislang fehlen vergleichenden Untersuchungen zu den Auswirkungen dieser drei Ernährungsmuster auf Ernährungs- und Gesundheitsstatus. Dabei mangelt es insbesondere an Daten zur Immunkompetenz. Das Projekt zielt daher darauf ab, diese Wissenslücken zu schließen, um Empfehlungen für eine nutritive Optimierung der Immunleistung ableiten zu können.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Andreas Hahn

Kooperationspartner:

  • Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (LUH)
  • Justus-Liebig-Universität Gießen

weitere Informationen: Webseite der LUH

Auswirkungen von SARS-CoV-2 auf das Immunsystem

Weitere Informationen folgen.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Markus Cornberg

Kooperationspartner:

  • Medizinische Hochschule Hannover (MHH)

weitere Informationen: Webseite des Exzellenzclusters RESIST

Anti-COVID-Aktivität von Proteasom-Inhibitoren (Argyrine)

Weitere Informationen folgen.

Ansprechpartner:   Prof. Dr. Markus Kalesse

Kooperationspartner:

  • Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (LUH)