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Aufgrund ihrer physiologischen Funktionen bilden Schleimhäute riesige Grenzflächen zwischen unserem Körperinneren und der Umwelt. Während einerseits immunologische Toleranz gegenüber harmlosen Umwelt- und Nahrungsantigenen aufrechterhalten werden muss, stellen Schleimhäute die Haupteintrittspforte für Infektionserreger in unseren Körper dar. Tatsächlich gehören Infektionen der unteren Atemwege und Darminfektionen durch verunreinigtes Wasser und kontaminierte Lebensmittel weltweit zu den am häufigsten zum Tode führenden Erkrankungen. Immunologische Reaktionen in der Mukosa unterliegen entsprechend einer äußerst komplexen und mitunter störanfälligen Regulation. In den vergangenen Jahrzehnten ist eine dramatische Zunahme an chronisch-entzündlichen Erkrankungen des Darms (Morbus Crohn, Colitis ulcerosa) und der Lunge (Asthma bronchiale) zu beobachten.

Eingebettet in diese Thematik fokussiert die Arbeitsgruppe Infektionsimmunologie auf die Erforschung grundlegender Mechanismen mukosaler Immunregulation. Im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten Graduiertenkollegs untersuchen wir in einem präklinischen Mausmodell für chronisch-entzündliche Darmerkrankungen den langfristigen lokalen und systemischen Einfluss der Darmentzündung auf nachfolgende Infektionen (GRK 2408, TP2). Gemeinsam mit Kooperationspartnern vom Fraunhofer-Institut IZI in Leipzig testen wir in einer präklinischen, konfirmatorischen, multizentrischen Studie einen neuartigen Ansatz zur pharmakologischen Intervention bei chronischer Kolitis (BMBF, CED_AhR Studie). Zusätzlich zur Nutzung von Mausmodellen erforschen wir gemeinsam mit Klinikern des Universitätsklinikums Magdeburg die Rolle der erst kürzlich beschriebenen mukosal-assoziierten invarianten T-Zellen (MAIT) bei der erhöhten Anfälligkeit gegen Clostridioides difficile Infektionen beim Menschen.

Neben chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen forscht die AG Infektionsimmunologie intensiv an Fragestellungen zum Asthma bronchiale. Konkret erforschen wir Veränderungen der sekretorischen Immunität in den Atemwegen beim allergischen Asthma und wie dieses die pulmonale Immunantwort gegen Pneumokokken verändert. Für unsere Analysen nutzen wir das Hausstaubmilben-Modell für allergische Atemwegsentzündung in Mäusen und analysieren in Kooperation mit Klinikern am Uniklinikum sowie niedergelassenen Ärztinnen in Magdeburg Patienten mit Asthma. Ein weiteres klinisch-orientiertes Projekt fokussiert auf die multiparametrische Analyse eosinophiler Granulozyten-Subpopulationen mittels spektraler Durchflusszytometrie und RNA-Sequenzierungen in gesunden Probanden und Asthmatikern, ein Projekt, welches im Rahmen des Polycarp-Leporin-Programms (PLP) zur Förderung junger Nachwuchswissenschaftler:innen der Medizinischen Fakultät der OVGU gefördert wird (PLP, gefördert wird Dr. Sarah Frentzel).

Ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschung sind respiratorische Infektionen und bakto-virale Koinfektionen. Im Vordergrund steht hierbei die Erforschung grundlegender immunologische Abwehrmechanismen in der Lunge, die bei respiratorischen Infektionen aktiviert werden. Hierbei interessiert uns insbesondere, wie eine „normale“ pulmonale Immunantwort gegen Pneumokokken durch eine vorangegangene Influenzainfektion verändert wird. In einem aktuell durch die DFG geförderten Projekt analysieren wir in Mäusen den langfristigen Einfluss einer Influenzainfektion bei Neugeborenen auf die Immunantwort gegen bakterielle Infektionserreger im späteren Leben (TRR 359, TP A05).

Zusätzlich zur Erforschung grundlegender Mechanismen der Erregerabwehr in der Lunge widme sich unsere Arbeitsgruppe der Entwicklung und Testung innovativer Ansätze zur Therapie und Prophylaxe von Atemwegsinfektionen. Konkret führen wir aktuell in Kooperation mit Kollegen des Max-Planck-Instituts in Magdeburg im präklinischen Mausmodell eine umfassende Charakterisierung der molekularen Mechanismen, die der Wirksamkeit von defective interfering particles (DIPs) als Breitspektrumvirostatikum zugrunde liegen, durch und erproben zudem aktuell im Tiermodell die Eignung der infektiösen, jedoch vermehrungsunfähigen DIPs als sicheres mukosales Vakzin gegen Influenza (VIROSTAT, EFRE LSA).

Due to their physiological functions, mucosal surfaces form huge interfaces between the inside of our body and the environment. While on the one hand immunological tolerance to harmless environmental and food antigens must be maintained, mucous membranes are the main entry point for infectious agents into our body. In fact, lower respiratory tract infections and intestinal infections from contaminated water and food are among the most common fatal diseases worldwide. Immunological reactions in the mucosa are therefore subject to extremely complex and sometimes disruptive regulation. In recent decades, there has been a dramatic increase in chronic inflammatory diseases of the intestine (e.g. Crohn's disease, ulcerative colitis) and the lungs (e.g. bronchial asthma).

Embedded in this topic, the research group Infection Immunology is focusing on research into the fundamental mechanisms of mucosal immune regulation. As part of the Research Training Group funded by the German Research Foundation, we are investigating the long-term local and systemic influence of intestinal inflammation on subsequent infections in a preclinical mouse model for chronic inflammatory bowel disease (GRK 2408, TP2). Together with cooperation partners from the Fraunhofer Institute IZI in Leipzig, we are testing a novel approach to pharmacological intervention in chronic colitis in a preclinical, confirmatory, multicenter study (BMBF, CED_AhR study). In addition to using mouse models, we are working with clinicians at the University Hospital Magdeburg to investigate the role of the recently described mucosal-associated invariant T cells (MAIT) in the increased susceptibility to Clostridioides difficile infections in humans.

In addition to chronic inflammatory bowel diseases, the Infection Immunology group conducts intensive research into bronchial asthma. Specifically, we are investigating changes in secretory immunity in the airways in allergic asthma and how this alters the pulmonary immune response to pneumococci. For our analyses, we use the house dust mite model for allergic airway inflammation in mice and analyze patients with asthma in cooperation with clinicians at the University Hospital and general practitioners in Magdeburg. Another clinically oriented project focuses on the multiparametric analysis of eosinophil granulocyte subpopulations using spectral flow cytometry and RNA sequencing in healthy volunteers and asthmatics, a project supported by the Polycarp-Leporin-Program (PLP) for the promotion of young scientists of the Medical Faculty of the OVGU (PLP, funding to Dr. Sarah Frentzel).

Another focus of our research is respiratory infections and bacto-viral co-infections. The focus here is on the investigation of basic immunological defense mechanisms in the lung that are activated during respiratory infections. We are particularly interested in how a “normal” pulmonary immune response against pneumococci is altered by a previous influenza infection. In a project currently funded by the DFG, we are using mice to analyze the long-term influence of influenza infection in newborns on the immune response against bacterial pathogens later in life (TRR 359, TP A05).

In addition to researching basic mechanisms of pathogen defense in the lungs, our group is dedicated to developing and testing innovative approaches for the treatment and prophylaxis of respiratory tract infections. Specifically, in cooperation with colleagues from the Max Planck Institute for Dynamic Systems in Magdeburg, we are currently carrying out a comprehensive characterization of the molecular mechanisms underlying the effectiveness of defective interfering particles (DIPs) as broad-spectrum virostatic agents in a preclinical mouse model. We are also currently testing the suitability of infectious but non-replicative DIPs as a safe mucosal vaccine against influenza in an animal model (VIROSTAT, EFRE LSA).