Projekte Infektionsepidemiologie

Projekte Infektionsepidemiologie

Entwicklung der Differenzialserologie als adaptives Diagnoseinstrument zur Bereitstellung relevanter epidemiologischer Indikatoren in epidemiologischen Studien

Adaptive diagnostische und serologische Assays sind wichtig, um eine zuverlässige bevölkerungsbasierte Forschung in großem Maßstab für ein wirksames Management von Infektionskrankheiten zu ermöglichen. Als Plattformtechnologie ermöglichen multiplex-basierte Immunoassays die Erstellung von Profilen polyklonaler Antikörperreaktionen gegen verschiedene Antigene, die Analyse humoraler Kreuzreaktivität zwischen verwandten Erregerspezies als potenzielle Quelle eines bereits bestehenden Kreuzschutzes, die Überwachung von Erregervarianten oder die Unterscheidung von impfstoff- und infektionsinduzierten Antikörpern zur Bestimmung der Impfstoffeffizienz oder der Rolle von Antikörperreaktionen beim Krankheitsverlauf. Die gemeinsame Entwicklung von MULTICOV-AB und RBDCoV-2 zur Analyse der Antikörperbindung und Surrogatneutralisierung nach einer SARS-CoV-2-Infektion und Impfung hat gezeigt, wie Multiplex-basierte Immunoassays als Plattformtechnologie dienen können. Bis heute wurden beide Assays für das Screening von mehr als 100.000 Proben verwendet, die für einer Vielzahl von wissenschaftlichen Fragestellungen verwendet wurden, von Arbeiten zur Untersuchung von Antikörperreaktionen in Studien zur Übertragung im Haushalt [1], zur Charakterisierung der humoralen Immunität nach Infektionen mit neuen Virusvarianten [2, 3] oder zur Bestimmung von Impfantworten sowohl in der Allgemeinbevölkerung als auch in immungeschwächten Risikopopulationen für schwere COVID-19 [4-7].

Analyse der Krankheitslast und der Infektionsfolgen in Langzeitbevölkerungen und klinischen Kohorten mit digitalen Tools

Das von der Abteilung für Epidemiologie am HZI betriebene CRC-Studienzentrum bietet eine perfekte Infrastruktur für die Durchführung großer epidemiologischer Studien. Hier ist ein Studienstandort einer der größten deutschen bevölkerungsbasierten Kohorten, NAKO, sowie der MuSPAD-Studie [8] . Außerdem führen wir hier weitere klinische und bevölkerungsbasierte Studien durch, wie z. B. die RESIST-Seniorenkohorte . Wir bieten auch Kapazitäten für das Datenmanagement, die Qualität und die Analyse großer epidemiologischer Studien, wie der größten klinischen Transplantationskohorte in Europa, der DZIF-Transplantationskohorte. [9]
Diese Studien bieten uns eine perfekte Infrastruktur sowie Daten- und Bioprobenressourcen zur Durchführung detaillierter epidemiologischer Analysen, einschließlich der OMICs-Daten, um die Belastung durch Infektionskrankheiten in der Bevölkerung besser zu verstehen und das klinische Management von Infektionskrankheiten zu verbessern. Zum Beispiel werden wir im Rahmen einer von der DFG finanzierten Initiative die Organüberschneidungen der menschlichen Mikrobiota und ihre Rolle für Gesundheit und Krankheit anhand von NAKO-Daten untersuchen. Wir nutzen diese Daten auch, um die durch die Klimakrise veränderte Dynamik verschiedener Infektionskrankheiten zu verstehen. [10]
Mit dem Projekt ZIFCO haben wir seit 2019 eine digitale Studieninfrastruktur namens PIA entwickelt und implementiert, die erfolgreich Daten zu transienten Infektionen erhebt. Diese bauen wir nun im europäischen Projekt PCR4All für weitere Kohortenstudien und Erreger aus, um den Einsatz von Massenteststrategien in Epidemien zu verstehen und unsere epidemiologischen Kohorten methodisch weiterzuentwickeln. 

Bewertung und Vorhersage der Infektionsdynamik bei adaptiven Epidemien Panels und Modellierungsplattformen

Um schnell und anpassungsfähig auf neu auftretende Erreger reagieren zu können, haben wir ein großes adaptives Panel eingerichtet, das in der Lage ist, schnell mit Erhebungen zu beginnen, einschließlich des Aufbaus flexibler Studienzentren, und kontinuierlich relevante Ergebnisse zu liefern - MuSPAD. Hier setzen wir die oben entwickelten Diagnoseinstrumente ein, deren schneller Einsatz und potenzieller großer Umfang von großer Bedeutung sind.[4, 11] Im Jahr 2022 haben wir z. B. mit diesem epidemischen Panel in Zusammenarbeit mit anderen großen bevölkerungsbasierten Studien Proben für vier Erreger genommen, mit einer Vorbereitungszeit von 2 Monaten [12, 13] .
Wir leiten ein Modellierungskonsortium (RESPINOW), in dem wir nicht-pharmazeutische Interventionen auf ihre Auswirkungen auf die Dynamik und Belastung durch Atemwegsinfektionen wie RSV, Influenza und Pneumokokken bewerten und integrierte Multi-Pathogen-Modelle unter Verwendung der Daten unseres adaptiven Panels erstellen. Darüber hinaus beteiligen wir uns als Partner im BMBF-geförderten Konsortium OPTIM-Agent am Aufbau eines Rahmens für pandemiebezogene Entscheidungsträger, arbeiten mit dem EU Projekt SUNRISE an Modellen für verschiedene Szenarien in Bezug auf kritische Infrastrukturen in Europa, sind mit LOKI-Pandemics an der Entwicklung eines Frühwarnsystems für Epidemien in Deutschland beteiligt und arbeiten an agentenbasierten Modellen zur Verbesserung der Planung der Architektur von Intensivstationen im Hinblick auf die Bekämpfung von Infektionskrankheiten.[4, 11, 14, 15]

Publikationen

  1. Renk, H., et al., Robust and durable serological response following pediatric SARS-CoV-2 infection. Nat Commun, 2022. 13(1): p. 128.
  2. Becker, M., et al., Immune response to SARS-CoV-2 variants of concern in vaccinated individuals. Nat Commun, 2021. 12(1): p. 3109.
  3. Junker, D., et al., Antibody Binding and Angiotensin-Converting Enzyme 2 Binding Inhibition Is Significant Reduced for Both the BA.1 and BA.2 Omicron Variants. Clin Infect Dis, 2023. 76(3): p. e240-e249.
  4. Dulovic, A., et al., Comparative Magnitude and Persistence of Humoral SARS-CoV-2 Vaccination Responses in the Adult Population in Germany. Front Immunol, 2022. 13: p. 828053.
  5. Strengert, M., et al., Cellular and humoral immunogenicity of a SARS-CoV-2 mRNA vaccine in patients on haemodialysis. EBioMedicine, 2021. 70: p. 103524.
  6. Becker, M., et al., Longitudinal cellular and humoral immune responses after triple BNT162b2 and fourth full-dose mRNA-1273 vaccination in haemodialysis patients. Front Immunol, 2022. 13: p. 1004045.
  7. Dulovic, A., et al., Diminishing Immune Responses against Variants of Concern in Dialysis Patients 4 Months after SARS-CoV-2 mRNA Vaccination. Zeitschrift Emerging Infectious Disease, 2022. 28(4).
  8. Peters, A., et al., Framework and baseline examination of the German National Cohort (NAKO). Eur J Epidemiol, 2022. 37(10): p. 1107-1124.
  9. Karch, A., et al., The transplant cohort of the German center for infection research (DZIF Tx-Cohort): study design and baseline characteristics. Eur J Epidemiol, 2021. 36(2): p. 233-241.
  10. Lotto, M., et al., TOWARDS A LEPTOSPIROSIS EARLY WARNING SYSTEM IN NORTH- EASTERN ARGENTINA. International Journal of Infectious Diseases, 2023. 130: p. S155.
  11. Gornyk, D., et al., SARS-CoV-2 Seroprevalence in Germany. Dtsch Arztebl Int, 2021. 118(48): p. 824-831.
  12. Harries, M., et al., Bridging the gap - estimation of 2022/2023 SARS-CoV-2 healthcare burden in Germany based on multidimensional data from a rapid epidemic panel. medRxiv, 2022: p. 2022.12.30.22284061.
  13. Lange, B., et al., A case series of severe breakthrough infections observed in nine patients with COVID-19 in a southwestern German university hospital. Infection, 2022. 50(3): p. 775-782.
  14. Heinsohn, T., et al., Infektions- und Übertragungsrisiken von COVID-19 in Schulen und ihr Beitrag zu Infektionen der Bevölkerung in Deutschland: Eine retrospektive Beobachtungsstudie unter Verwendung von bundesweiten und regionalen Meldedaten der Gesundheits- und Bildungsbehörden. PLoS Med, 2022. 19(12): p. e1003913.
  15. Rodiah, I., et al., Age-specific contribution of contacts to transmission of SARS-CoV-2 in Germany. Eur J Epidemiol, 2023. 38(1): p. 39-58.