Projekte Computergestützte Virologie

Genetische Determinanten der schweren RSV Infektion in Kleinkindern

In enger Zusammenarbeit mit Prof. Gesine Hansen (MHH) und Prof. Thomas Pietschmann (TWINCORE) wollen wir verstehen, wie die zahlreichen Veränderungen im menschlichen Genom und ihr hochkomplexes Zusammenspiel die Schwere von Infektionen mit dem respiratorischem Synzytial-Virus (RSV) bei Säuglingen und Kleinkindern beeinflussen können. Gibt es bestimmte genetische Varianten, die häufig bei Patienten mit schwerem Infektionsverlauf auftreten? Oder handelt es sich eher um sehr seltene Veränderungen, die von Patient zu Patient unterschiedlich sind, aber dieselben zellulären Prozesse beeinflussen? Um diese und andere Fragen zu beantworten, haben unsere Kooperationspartner die Exome von mehr als 100 Kindern mit schwerem Krankheitsverlauf sequenziert. Wir wenden Bioinformatik- und genetische Assoziationsanalysen an, um wahrscheinliche kausale Varianten in für die Immunantwort relevanten Genen zu identifizieren. Die Wirkungsweise genetischer Varianten in diesen Kandidatengenen wird dann von unseren Kollaborationspartnern experimentell validiert.

Funding: EXC 2155: RESIST

Das menschliche Virom als Faktor für Gesundheit und Krankheit

In diesem Projekt wollen wir das menschliche Virom als potenziellen Faktor für die Infektionsanfälligkeit untersuchen. Wir versuchen, die Anzahl und Vielfalt der mit dem Menschen assoziierten Viren so umfassend und gewebespezifisch wie möglich zu bestimmen. Zu diesem Zweck analysieren wir Sequenzierungsdaten von potenziellen Wirten auf das Vorhandensein viraler genetischer Informationen unter Verwendung sensibler bioinformatischer Hochdurchsatzansätze. Die Grundannahme hierbei ist, dass das virale Genom zusammen mit dem Wirtsgenom oder -transkriptom sequenziert wird, falls das untersuchte Individuum zum Zeitpunkt der Probenahme mit diesem Virus infiziert war. Um solche Fälle zu entdecken, entwickeln wir computergestützte Workflows zur sensitiven Homologiesuche und für die selektive Genomassemblierung aus NGS-Daten. Wir verwenden Hochleistungsrechner für die parallele Ausführung dieser Programme. Obwohl wir allgemein nach allen Arten von Viren suchen, sind wir besonders an Viren mit DNA Genomen interessiert, beispielsweise Herpes-, Polyma- und Anelloviren sowie CRESS DNA Viren, die beim Menschen persistente Infektionen verursachen können. Wir wollen auch mögliche Assoziationen der riesigen nukleozytoplasmatischen großen DNA Viren (NCLDVs) mit Krankheiten des Menschen untersuchen.

Funding: EXC 2155: RESIST

Publikationen

Das RNA-Virom in Wirbeltieren

Zusätzlich zur Studie über das menschliche Virom werden wir unseren bioinformatischen Workflow auf Tierproben anwenden, um unbekannte Verwandte wichtiger menschlicher Krankheitserreger zu entdecken. Wir werden unsere Analysen in diesem Projekt auf RNA Viren fokussieren, insbesondere auf solche, die beim Menschen chronische Infektionen verursachen können. Zum Beispiel werden wir nach neuen Viren suchen, die nah mit den Hepadna-, Hepaci-, Hepe- und Deltaviren verwandt sind, welche beim Menschen Lebererkrankungen verursachen. Obwohl wir hauptsächlich an Säugetierviren interessiert sind, werden wir auch nach neuen Viren anderer Wirbeltierarten suchen, da auch Letztere wertvolle Einblicke in die Evolution ihrer Verwandten im Menschen geben können. Geeignete Kandidatenviren werden von unseren Kollaborationspartnern experimentell charakterisiert. Eines unserer langfristigen Ziele ist es, die Grundlage für Tierinfektionsmodelle zu schaffen.

Publikationen

Das menschliche Virom als Faktor für Gesundheit und Krankheit

Lauber C*, Seitz S*, Mattei S, Suh A, Beck J, Herstein J, Börold J, Salzburger W, Kaderali L, Briggs JAG, Bartenschlager R. Deciphering the Origin and Evolution of Hepatitis B Viruses by Means of a Family of Non-enveloped Fish Viruses. Cell Host Microbe. 2017 Sep 13;22(3):387-399

van Boheemen S, de Graaf M, Lauber C, Bestebroer TM, Raj VS, Zaki AM, Osterhaus AD, Haagmans BL, Gorbalenya AE, Snijder EJ, Fouchier RA. Genomic Characterization of a Newly Discovered Coronavirus Associated With Acute Respiratory Distress Syndrome in Humans. mBio. 2012 Nov 20;3(6):e00473-12

van der Meijden E, Janssens RW, Lauber C, Bouwes Bavinck JN, Gorbalenya AE, Feltkamp MC. Discovery of a New Human Polyomavirus Associated With Trichodysplasia Spinulosa in an Immunocompromized Patient. PLoS Pathog. 2010 Jul 29;6(7):e1001024

Coronaviridae Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses. The Species Severe Acute Respiratory Syndrome-Related Coronavirus: Classifying 2019-nCoV and Naming It SARS-CoV-2. Nat Microbiol. 2020 Apr;5(4):536-544

*geteilte Autorenschaft

Das RNA-Virom in Wirbeltieren

Lauber C, Seifert M, Bartenschlager R, Seitz S. Discovery of Highly Divergent Lineages of Plant-Associated Astro-Like Viruses Sheds Light on the Emergence of Potyviruses. Virus Res. 2019 Jan 15;260:38-48

Lauber C*, Seitz S*, Mattei S, Suh A, Beck J, Herstein J, Börold J, Salzburger W, Kaderali L, Briggs JAG, Bartenschlager R. Deciphering the Origin and Evolution of Hepatitis B Viruses by Means of a Family of Non-enveloped Fish Viruses. Cell Host Microbe. 2017 Sep 13;22(3):387-399

Nga PT*, Parquet Mdel C*, Lauber C*, Parida M, Nabeshima T, Yu F, Thuy NT, Inoue S, Ito T, Okamoto K, Ichinose A, Snijder EJ, Morita K, Gorbalenya AE. Discovery of the First Insect Nidovirus, a Missing Evolutionary Link in the Emergence of the Largest RNA Virus Genomes. PLoS Pathog. 2011 Sep;7(9):e1002215

*geteilte Autorenschaft