Projekte Computergestützte Virologie

Tiefe Erkundung der Virosphäre nach neuen Viren beim Menschen und anderen Eukaryoten

Wir haben auf Hochleistungsrechnern basierende Analyseabläufe entwickelt, die es uns ermöglichen, unbearbeitete NGS-Daten aus dem Sequence Read Archive (SRA) effizient und sensitiv auf das Vorhandensein von Viren zu untersuchen, die möglicherweise als Nebenprodukt der Sequenzierung des Wirtsgenoms oder Transkriptoms mitsequenziert wurden. Wir haben ein besonderes Interesse an der Entdeckung hochgradig divergenter neuer Viren. Wir wollen das menschliche Virom als potenziellen Faktor für die Anfälligkeit für Infektionen sowie als mögliche Ursache für andere Krankheiten wie primäre Immundefekte und Krebs erforschen. Wir wollen interindividuelle Unterschiede in der Zusammensetzung des Viroms zwischen kranken und gesunden Personen untersuchen. Darüber hinaus weiten wir unseren Ansatz zur Entdeckung von Viren auf Viren in Tieren und anderen Eukaryonten aus, um (i) Säugetierarten zu identifizieren, die unbekannte Verwandte humanpathogener Viren beherbergen, was die Grundlage für die Entwicklung neuer Tierinfektionsmodelle bilden könnte, und (ii) eine umfassende Beschreibung der Virus-Wirt-Koevolution von RNA-Viren bei Eukaryonten zu erlangen.

Funding: EXC 2155: RESIST, KA1-Co-02 CoViPa

Publikationen

 

Pandemievorsorge: Bewertung des Spillover-Risikos von RNA Viren

Ein Hauptziel unseres von der Helmholtz-Gemeinschaft geförderten Projekts im CoViPa-Konsortium ist es, die Pandemievorsorge durch computergestützte Hochdurchsatz-Virusentdeckung und evolutionäre Analysen zu verbessern, um sowohl RNA-Viren mit einem hohen Risiko des Übergreifens auf die menschliche Bevölkerung als auch potenzielle tierische Wirtsreservoirs zu identifizieren. Wir nutzen >149.000 RNA-Virus-Sequenzen, die wir bei unserem SRA-Screening von >500.000 eukaryotischen Transkriptomprojekten entdeckt haben, um die Koevolution von Virus und Wirt zu untersuchen und Viren mit einem breiten Wirtsspektrum zu identifizieren, von denen wir annehmen, dass sie die höchste Wahrscheinlichkeit für ein Spillover aufweisen. Darüber hinaus wenden wir computergestützte Ansätze an, um die funktionelle Charakterisierung des Proteoms von Corona- und anderen Nidoviren voranzutreiben, um mögliche unbekannte Pathogenitätsfaktoren dieser Viren zu identifizieren. Mittelfristig planen wir, potenziell neue virale Pathogenitätsfaktoren, die durch die bioinformatische Analyse vorhergesagt wurden, durch Expressionstests und funktionelle Phänotypisierung experimentell zu charakterisieren, um zum Beispiel Inhibitoren der Interferon-Signalübertragung in Zusammenarbeit mit anderen RESIST- und CoViPa-Mitgliedern aufzudecken.

Funding: KA1-Co-02 CoViPa

Publikationen

Genetische Determinanten einer schweren RSV-Infektion bei Säuglingen

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 Respiratory Syncytial Virus (RSV) in Säuglingen beeinflussen können. Gibt es bestimmte genetische Varianten, die bei Patienten mit schwerem Infektionsverlauf häufig vorkommen? Gibt es einen Zusammenhang mit 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 etwa 175 Kleinkindern mit schwerem Krankheitsverlauf sowie einer vergleichbaren Anzahl von Kontrollen mit mildem Verlauf einer RSV Infektion sequenziert und wir wenden bioinformatische Methoden wie z.B. die genomweite Assoziationsanalyse an, um wahrscheinliche kausale Varianten in immunitätsbezogenen Genen zu identifizieren. Unsere Kooperationspartner werden dann die Wirkungsweise genetischer Varianten in diesen Kandidatengenen experimentell analysieren.

Funding: EXC 2155: RESIST

Publikationen

Tiefe Erkundung der Virosphäre nach neuen Viren beim Menschen und anderen Eukaryoten

Chong LC, Lauber C (2023) Viroid-like RNA-dependent RNA polymerase-encoding ambiviruses are abundant in complex fungi. Front Microbiol. 14:1144003. doi: 10.3389/fmicb.2023.1144003 


Lauber C, Seitz S (2022) Opportunities and Challenges of Data-Driven Virus Discovery. Biomolecules 12(8):1073. doi: 10.3390/biom12081073.


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


Lauber C*, Seitz S*, Mattei S, Suh A, Beck J, Herstein J, Borold J, Salzburger W, Kaderali L, Briggs JAG, Bartenschlager R (2017) Deciphering the Origin and Evolution of Hepatitis B Viruses by Means of a Family of Non-enveloped Fish Viruses. Cell Host Microbe 22(3): 387-399 e386. * geteilte Autorenschaft

Pandemievorsorge: Bewertung des Spillover-Risikos von RNA Viren


Lauber C, Seifert M, Bartenschlager R, Seitz S (2019) Discovery of highly divergent lineages of plant-associated astro-like viruses sheds light on the emergence of potyviruses. Virus Res 260: 38-48.


Lauber C*, Seitz S*, Mattei S, Suh A, Beck J, Herstein J, Borold J, Salzburger W, Kaderali L, Briggs JAG, Bartenschlager R (2017) Deciphering the Origin and Evolution of Hepatitis B Viruses by Means of a Family of Non-enveloped Fish Viruses. Cell Host Microbe 22(3): 387-399 e386. * geteilte Autorenschaft


van Boheemen S, de Graaf M, Lauber C, Bestebroer TM, Raj VS, Zaki AM, Osterhaus AD, Haagmans BL, Gorbalenya AE, Snijder EJ, Fouchier RA (2012) Genomic characterization of a newly discovered coronavirus associated with acute respiratory distress syndrome in humans. mBio 3(6).


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 (2011) Discovery of the first insect nidovirus, a missing evolutionary link in the emergence of the largest RNA virus genomes. PLoS Pathog 7(9): e1002215. *geteilte Autorenschaft

Genetische Determinanten einer schweren RSV-Infektion bei Säuglingen

Haid S, Wetzke M, Todt D, Holwerda M, Dijkman R, Zillinger T, Jonigk D, Lange M, Kaderali L, Geffers R, Adhisantoso YG, Voges J, Ostermann J, Grethe C, Wiegmann B, Hansen G, Lauber C, Pietschmann T. TMEM259 alleles modulate respiratory syncytial virus infection and ER-stress-triggered apoptosis. Manuscript under review