Systembiologie der Krankheit

Infektion ist bei den meisten Patienten ein alltäglicher, selbsthemmender Krankheitszustand, der sich entweder durch natürliche Wirtsabwehrprozesse oder mit iatrogener Unterstützung durch Antibiotika und Source Control verbessert. Aus noch wenig bekannten Gründen entwickelt ein Teil dieser infizierten Patienten eine Organfunktionsstörung (Sepsis) durch eine fehlregulierte Wirtsantwort. Diese problematischen Patienten sind einem hohen Sterberisiko ausgesetzt (20-70%, je nach Krankheitsschwere). Tatsächlich stellt die Sepsis eine der häufigsten Todesursachen weltweit dar. Selbst bei Überlebenden entwickeln viele eine langfristige oder sogar dauerhafte körperliche und/oder kognitive Behinderung. Die frühzeitige Erkennung und Behandlung ist der wirksamste Weg, um diese hohen Morbiditäts- und Mortalitätsraten zu verhindern.

Unsere Gruppe hat sich zum Ziel gesetzt, die Herausforderungen zu meistern, die die Entwicklung und Nutzung neuartiger personalisierter kombinatorischer Therapien für die Sepsis derzeit einschränken, indem sie das Verständnis von Infektionen und Sepsis-Pathophysiologie verbessert, neue Ansätze für die Früherkennung und eine optimale Therapie von Sepsis und sepsisbezogenem Organversagen entwickelt.

Die konkreten Ziele unserer Gruppe sind: SO1: Identifizierung von Wirts-Biomarker-Signaturen durch Multi-OMICS Hochdurchsatz-Analyse, die eine frühzeitige Diagnose von Infektion und Sepsis ermöglichen und eine frühzeitige präsymptomatische Behandlung auslösen können; SO2: Erkennung geeigneter Teilmengen von Sepsis-Patienten durch Integration biologischer und klinischer Daten, um sie mit neuartigen Therapien zu behandeln; und SO3: Design kombinatorischer Therapien auf der Grundlage von in-silico Pathway-Drug-Netzwerken und deren Validierung in präklinischen und klinischen Studien.

Ernährung

Ernährung ist einer der Eckpunkte der menschlichen Umgebung. Das Verständnis dafür, wie Nahrung die Stoffwechselregulation beeinflusst und wie Eingriffe in die Ernährung die Gesundheit verbessern können, ist eine zentrale wissenschaftliche Fragestellung. Darüber hinaus hat die Ernährungsweise einen großen Einfluss auf die gesamte Lebensqualität, der weit über die Vermeidung von Krankheiten hinausgeht. Die Ernährungsweise ist vielmehr essentiell für die individuelle Leistungsfähigkeit und Lebensfreude. Obwohl die personalisierte Ernährung als logisch nächster Schritt erscheint – vergleichbar zum Übergang von Pharmakologie zur personalisierten Medizin – stellt dies eine enorme Herausforderung dar. Die meisten Lebensmittel bestehen aus Hunderten von bioaktiven Stoffen, die zudem häufig miteinander interagieren. Außerdem liegen die Zielstrukturen in unterschiedlichen Konzentrationen vor und verschiedene Zielstrukturen haben unterschiedliche Affinitäten und Spezifitäten. Bedauerlicherweise sind Ernährungsstudien meist nicht für Mechanismus-orientierte klinische Studien ausgelegt, und über die molekularen Zielstrukturen ist wenig bekannt. Unsere Forschungsgruppe verbindet Textmining, Chemoinformatik und Netzwerkbiologie, um umfassende Ernährungsanalysen durchzuführen, welche die synergistischen Wechselwirkungen zwischen kleinen Molekülen, die zu spezifischen Phänotypen führen, aufklären. Wir hoffen, so zu einer personalisierten Ernährung beizutragen.