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Paving the way towards personalized PREvention and care of SEvere Norovirus gasTroenteritis

 

"PRESENt integriert klinische, biologische und Big-Data-Forschung, um unser Verständnis der Norovirus-Gastroenteritis zu verbessern und letztendlich die Infektionskontrolle zu beeinflussen"


Unser Forschungsschwerpunkt innerhalb von PRESENt ist die Aufklärung von Norovirus-assoziierten Wirtsproteinen und die Erprobung von Desinfektionsmitteln zur Vermeidung von Norovirus-Infektionen. Langfristiges Ziel ist es, gemeinsam mit den PRESENt-Partnern prognostische Marker für schwere Erkrankungen zu identifizieren und präventive Desinfektionsstrategien zu verbessern.
Bei diesem Forschungsprojekt bauen wir auf unserer langjährigen Expertise in der hochauflösenden Proteomik und der Expertise unserer Kooperationspartner in organoiden Modellen von gastrointestinalen Erkrankungen auf.


Kollaborierende Gruppen: Prof. Dr. Thomas F. Schulz (Medizinische Hochschule Hannover, Institut für Virologie), Prof. Dr. Nihal Altan-Bonnet (NIH, Bethesda, USA), Prof. Dr. Lennart Svensson (Linköping Universität Schweden)

Sprecherin des Konsortiums PRESENt

Prof. Dr. Gisa Gerold

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dr. Graham Brogden

Graham Brogden trat dem Konsortium Anfang 2020 als Postdoktorand bei. Sein Hauptforschungsziel ist die Aufklärung von Norovirus-Protein-Wirt-Protein-Interaktionen, um prognostische Biomarker zu identifizieren, die den Unterschied zwischen akuten und milden Symptomen erklären können. Um diese Biomarker zu identifizieren, werden Norovirus-haltige Exosomen aus Patientenproben isoliert und zur Infektion von Darmorganoidkulturen verwendet. Die Methode zur Isolierung von Exosomen aus Stuhlproben wurde von unserem Kooperationspartner Prof. Dr. Nihal Altan-Bonnet (NIH, Bethesda, USA) entwickelt, dessen Labor von Graham Brogden im Februar 2020 besucht wurde. Wirtsprotein-Virus-Protein-Interaktionen werden anschließend von einem PRESENt-Konsortialpartner, Prof. Lothar Jaensch (HZI, Braunschweig) mittels Massenspektrometrie bestimmt und von zwei weiteren Konsortialgruppen (Prof. Wolfgang Nejdl, L3S, Hannover und Prof. Michael Marschollek, MHH, Hannover) mittels Bioinformatik weiter analysiert.

AG Lothar Jänsch

Prof. Dr. Lothar Jänsch

Dr. Marco van Ham

Das Hauptaugenmerk der Jänsch-Gruppe innerhalb des Konsortiums liegt auf der Aufklärung spezifischer Wirtsfaktoren, die mit infektiösen ausgeschiedenen Norovirus-Partikeln assoziiert sind. Das Vorhandensein von Norovirus-spezifischen Exosomen im Stuhl von Patienten und die Vorstellung, dass sich der Gehalt an Exosomen zwischen Individuen in Abhängigkeit von der Wirtsimmunität stark unterscheidet, macht diese Exosomen zu guten Kandidaten für die Charakterisierung von prädiktiven Markern. Um diese Biomarker zu identifizieren, werden norovirushaltige Exosomen aus Patientenproben isoliert (mit Prof. Gisa Gerold, TiHo, Hannover) und anschließend mittels Shotgun-Proteomik analysiert. In diesem speziellen Projekt nutzen wir eine hochauflösende Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie-Gerätekombination, die speziell für die Erfassung klinischer Proben entwickelt wurde (Evosep One & timsTOFPro von Bruker). Die Datenanalyse und Biomarker-Validierung wird von den Gruppen von Prof. Wolfgang Nejdl (L3S, Hannover) und Prof. Michael Marschollek (MHH, Hannover) unterstützt. Unsere allgemeine Hypothese ist, dass die Zusammensetzung von Norovirus-assoziierten Exosomen zwischen Individuen variiert und dass proteomische Analysen Signaturen für akute und milde versus schwere und chronische Infektionen aufzeigen werden.
www.helmholtz-hzi.de/cpro

Stellvertretender Sprecher des Konsortiums PRESENt

PD Dr. med. Benjamin Heidrich

Benjamin Heidrich ist Facharzt für Innere Medizin. Innerhalb des Konsortiums ist er mit seinem Team für die Datenerfassung und Datenanalyse von Patienten mit nachgewiesener Norovirus-Infektion in den letzten 10 Jahren verantwortlich. Darüber hinaus organisiert sein Team die Rekrutierung von Patienten für die prospektive Studie sowie die Probensammlung, die die Grundlage für viele der anderen geplanten Projekte innerhalb des Konsortiums bildet. Er ist Co-Koordinator in der TTU GI Infection innerhalb des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung für den Partnerstandort Hannover-Braunschweig und Leiter des Centre for Gastrointestinal Clinical Trials (CEGICLIN) innerhalb der TTU. Neben der Norovirus-Infektion liegt sein Forschungsschwerpunkt auf der Rolle der Mikrobiota bei gastrointestinalen und hepatologischen Erkrankungen. 


Weitere Informationen finden Sie hier:

CEGICLIN: Centre for Gastrointestinal Clinical Trials (CEGICLIN) | German Center for Infection Research (dzif.de)

TTU GI Infection: Gastrointestinal Infections | German Center for Infection Research (dzif.de)

MHH: Medizinische Hochschule Hannover : AG Heidrich (mhh.de)

RESIST: Projekt B11 – RESIST (resist-cluster.de)

Doktoranden

Franziska Wölfl

Franziska Wölfl ist seit Anfang 2020 als Doktorandin in der Gruppe von PD Dr. Benjamin Heidrich im Konsortium tätig. Ihr Fokus liegt auf dem translationalen Aspekt des PRESENt-Konsortiums und so möchte sie früh einsetzende klinische Biomarker bestimmen, um zwischen leichten und schweren Fällen von Norovirus zu unterscheiden. Des Weiteren arbeitet sie in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Guntram Graßl (Medizinische Hochschule Hannover, Institut für Mikrobiologie) mit intestinalen Organoidkulturen. Diese Organoide werden eingesetzt, um die Wirksamkeit verschiedener Desinfektionsmittel auf Noroviren zu bestimmen. Sie werden verwendet, um potentielle genetische Marker für die Norovirus-Suszeptibilität in vitro zu verifizieren, nachdem sie zuvor von Prof. Michael Marschollek (Medizinische Hochschule Hannover) in silico entdeckt wurden. 

Dominic Wolff, MSc

Dominik Wolff übernimmt die Projektkoordination und -planung innerhalb des Peter L. Reichertz Instituts für Medizinische Informatik (PLRI) und war an der Antragstellung beteiligt. Am PLRI wird in PRESENt einerseits eine openEHR-Datenplattform zur Integration der klinischen und OMICS-Daten entwickelt. Des Weiteren liegt ein Schwerpunkt in der multimodalen Auswertung der erhobenen Daten. Die Verknüpfung von Mikrobiom, Proteom und klinischen Daten mittels datenintensiver Technologien, wie Machine Learning, ermöglicht tiefe Einblicke in die Pathomechanismen von Norovirus Infektionen. Zum Erkenntnisgewinn spielt die Interpretierbarkeit der Ergebnisse durch Kliniker eine besondere Rolle. Die enge Zusammenarbeit im Konsortium stellt einen integralen Baustein von PRESENt dar.

Sarah Nee, MSc

Sarah Nee übernimmt am Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik (PLRI) die Datenintegration in eine openEHR-Plattform und ist an der Analyse der klinischen und der OMICS-Daten, insbesondere des Mikrobioms, beteiligt. Besonders im klinischen Kontext ist es wichtig, dass Wissenschaftler und Anwender verstehen können, wie ein durch Machine Learning berechnetes Ergebnis zustande gekommen ist. Daher werden zur Analyse der klinischen Daten verschiedene Methoden des Machine Learnings verwendet, bei denen im Gegensatz zu „Black-Box“-Methoden nachvollzogen werden kann, wie stark welche Faktoren in die Berechnung eingeflossen sind. Mittels der gemeinsamen Analyse von klinischen und OMICS-Daten durch erklärbares Machine Learning sollen neue Erkenntnisse über Krankheit und Verlauf gewonnen werden, die eine personalisierte Prognose und Behandlung der Patienten ermöglichen.
 

AG Wolfgang Nejdl

Der Hauptfokus der Nejdl-Gruppe innerhalb des Konsortiums liegt auf der Entwicklung von maschinellen Lernansätzen für das gemeinsame Lernen aus Umwelt-, individuellen Patienten- und -OMICs-Daten, um schwere Gastroenteritis und mögliche Interventionspunkte vorherzusagen. Die übergeordnete Hypothese ist, dass kein einzelner Datentyp die Komplexität der zugrundeliegenden Krankheit vollständig aufdecken kann. Gemeinsames Lernen aus mehreren heterogenen Daten würde fehlende oder unzuverlässige Informationen in jedem einzelnen Datentyp kompensieren. Darüber hinaus können mehrere Informationsquellen, die auf dasselbe Ergebnis hinweisen, die allgemeine Zuverlässigkeit der Vorhersage erhöhen. Innerhalb des Konsortiums arbeitet die Gruppe mit der Gruppe von Gerold zusammen, um Norovirus-Human-Protein-Interaktionen zu analysieren.  Für die Analyse klinischer Daten wird die Gruppe mit den Gruppen von Heidrich und Marschollek zusammenarbeiten. Für die Analyse von mikrobiologischen Daten wird die Gruppe mit den Gruppen von Strowig und Marschollek zusammenarbeiten.
 

Mehr Informationen über die Teammitglieder

Prof. Dr. techn. Wolfgang Nejdl

Prof. Dr. techn. Wolfgang Nejdl ist der Leiter des Forschungszentrums L3S und leitet das Datenanalyse-Team von PRESENt. Seine Forschungsinteressen umfassen Information Retrieval, Data Mining, Data Science, Semantic Web und Präzisionsmedizin.

Webpage: https://www.kbs.uni-hannover.de/~nejdl/

Dr. Megha Khosla

Dr. Megha Khosla ist Senior Researcher bei L3S und konzentriert sich auf die Entwicklung von maschinellen Lernalgorithmen für graphisch strukturierte Daten und Präzisionsmedizin. Sie ist außerdem für die Betreuung und Koordination der Aktivitäten von L3S in PRESENt verantwortlich.

Webpage: http://www.l3s.de/~khosla/

Ngan Thi Dong

Ngan Thi Dong ist Doktorandin am L3S mit Forschungsinteressen im Bereich Deep Learning und Präzisionsmedizin. In PRESENt konzentriert sie sich auf die Entwicklung von Deep-Learning-Tools/Techniken zum Lernen aus heterogenen medizinischen Daten.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Gisa Gerold

Leiterin der Forschungsgruppe "Molekulare und Klinische Infektiologie" 
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

Telefon:
0511 953-8781
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