AG Goffinet - Angeborene Immunität und Virale Evasion

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Forschungsschwerpunkt:

Die Arbeitsgruppe "Angeborene Immunität und Virale Evasion" untersucht die Interaktion von Wirtszelle und Viren auf zellulärer und molekularer Ebene.

HIV-1, der Erreger von AIDS, ist eines der bedeutendsten viralen Pathogene weltweit und verursacht eine chronische Immunschwäche. Wir erforschen das Virus unter Verwendung primärer menschlicher HIV-1-Zielzellen des Immunsystems. Daran untersuchen wir die Fähigkeit dieser Immunzellen, eine HIV-1-Infektion mit Hilfe von zytosolischen DNA-Sensoren zu erspüren, und wie effektiv diese Information in einen funktionellen antiviralen Zustand mündet. Umgekehrt erforschen wir ebenfalls HIV-1-vermittelte Evasionsstrategien, die Mechanismen der zelleigenen angeborenen Immunität zunichtemachen. Weiterhin untersuchen wir die Wirkungsweise von zellulären, antiviralen Restriktionsfaktoren, wie 90K und SERINC5, welche die Infektiösität von HIV-1-Partikeln reduzieren. Ein besseres Verständnis dieser natürlich vorkommenden molekularen Waffen, und darüber wie HIV-1 sich an diese anpasst, könnte die Ausarbeitung neuer antiviraler Wirkstoffe ermöglichen. Schließlich erarbeiten wir, in Kooperation mit der Medizinischen Hochschule Hannover, neue Strategien zur Eradikation latent HIV-1-infizierter ruhender Zellen.

Unsere Arbeitsgruppe untersucht weiterhin die frühen Prozesse einer Chikungunya-Virus Infektion und die angeborene Immunantwort im weiteren Verlauf der Infektion. Chikungunya-Virus ist ein wieder-auftretendes, humanpathogenes Virus und verursacht in den meisten Fällen eine akute Infektion. Ein Teil der infizierten Personen leidet jedoch an chronisch wiederkehrenden, schmerzhaften Gelenksentzündungen - Therapien oder Prophylaxe existiert bislang nicht. Das macht intensive Forschung zur Entwicklung schützender oder therapeutischer Optionen erforderlich: Anhand verschiedener Modellsysteme, bei denen wir das infektiöse Virus oder pseudotypisierte Vektoren einsetzen, untersuchen wir neue immunologische Inhibitionsmöglichkeiten und den viralen Zelleintritt.

Mitarbeitende

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M.Sc. Julia Kazmierski

Ich untersuche die zell-intrinsischen Immunmediatoren in HIV-1-infizierten T-Zellen und versuche zu verstehen, wie HIV-1 es schafft, zelluläre Verteidigungsstrategien auszuhebeln.

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M.Sc. Fabian Pott

Ich etabliere ein ex vivo-Primärzellmodell der Chikungunyavirus-Infektion mit dem Ziel, die Pathogenese dieses Virus und die antivirale Antwort in vivo zu beleuchten.

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PhD Baxolele Mhlekude

Ich untersuche antivirale Restriktionsfaktoren der HIV-1 Infektion mit dem Ziel, neue Ansätze für die Entwicklung antiviraler Strategien zu liefern.

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Bengisu Akbil

Ich charakterisiere die Biogenes viraler Glykoproteine und Mechanismen der HIV-1 Transmission mittels live-cell Imaging-Verfahren.

Copyright BIH|Thomas Rafalzyk
Christiane Elise Schüler

Ich identifiziere und charakterisiere zelluläre antivirale Restriktionsfaktoren mit dem Ziel, neue Wirkstrategien gegen das Chikungunyavirus zu entwickeln.

Alumni: Irina Beukman (wiss. Hilfskraft | jetzt: Veterinärmedizin-Studentin an der Tiermedizinischen Hochschule Hannover), Sandra Dapa (Masterstudentin | jetzt: Research & Development, Miltenyi Biotech, Bergisch Gladbach), Aurélie Ducroux (Postdoktorandin | jetzt: Begutachterin für Qualitätskontrolle, COFRAC, Paris), Carina Elsner (Postdoktorandin), Sergej Franz (Doktorand | jetzt: Postdoktorand am Vitaland Research Institute (VRI), San Francisco), Nils Kriedemann (Praktikant | jetzt Masterstudent Biomedizin, Medizinische Hochschule Hannover), Veronika Lodermeyer (Doktorandin | jetzt: Remote Site Monitor, München), Anne Schnepf (wiss. Hilfskraft | jetzt: Praktikantin, Falkenklinik, Abu Dhabi), Kristina Suhr (MTA | jetzt: Studierende an der Universität Jena), Shuting Xu (Postdoktorandin)

Projekte

Zelluläre Restriktionsfaktoren der HIV-1 Infektion

DFG-Sonderforschungsbereich 900 Chronische Infektionen: "Mikrobielle Persistenz und ihre Kontrolle", www.sfb900.de, Projekt C8, seit 2014

Nach zellvermittelter Erkennung virustypischer Muster in infizierten Zellen gebildet, werden Interferone sezerniert, binden den Interferon-Rezeptor auf benachbarten Zellen und warnen diese vor einer bevorstehenden Virusinvasion. Diese Bindung induziert über einen spezifischen Signalweg die Synthese mehrerer Interferon-stimulierbarer Gene, den sogenannten ISGs ("interferon-stimulated genes"), viele davon mit antiviraler Aktivität. Ein ISG ist lgals3bp, welches für das Glykoprotein 90K kodiert. 90K reduziert die Infektiösität neu gebildeter HI-Viren, indem es die virale Inkorporation der HIV-Hüllproteine verhindert (Lodermeyer et al., Retrovirology 2013). Ausgehend von Trunkationsmutanten des 90K-Proteins wird untersucht, welche Proteinregionen von 90K essentiell und ausreichend für seine antivirale Funktion sind. Gleichzeitig machen wir uns 90K-Proteine humanverwandter Spezies zunutze, die teilweise einen hohen Grad an Sequenzhomologie mit dem humanen Ortholog, jedoch keinen antiviralen Effekt aufweisen. Diese "natürlichen" Varianten von 90K sind wertvolle Werkzeuge auf der Suche nach dem Wirkmechanismus und beleuchten außerdem den Grad der evolutionären Konservierung der antiviralen Funktionen von 90K (Lodermeyer et al., Journal of Virology 2018). Langfristiges Ziel ist es, einen neuen Angriffspunkt für eine anti-HIV-Therapie zu identifizieren. SERINC5, eine weiteres antivirales Protein, reduziert die Infektiösität von HIV-1 Partikeln, indem es die Fusogenität des viralen Glykoproteins beeinträchtigt. Das akzessorische HIV-1 Protein Nef ist in der Lage, den antiviralen Effekt von SERINC5 zu antagonisieren. Mit Hilfe von T-Zell-Linien, in denen wir das SERINC5-Gen über CRISPR/Cas9 mit der kodierenden Sequenz eines HA-Epitops ausgestattet haben, studieren wir grundlegende Charakteristika der SERINC5-Expression und untersuchen, wie HIV-1 Nef das endogene SERINC5-Protein antagonisiert. Ein besseres Verständnis der SERINC5-vermittelten Restriktion hilft, besonders vulnerable Schritte des HIV-1-Replikationszyklus zu identifizieren, auf die dann therapeutisch abgezielt werden kann.

Charakterisierung der Funktionalität des cGAS-vermittelten DNA-Sensing-Signalwegs in HIV-1-infizierten T-Zellen

Interzelluläre Transfer von cGAMP in HIV-1-infizierten Kokulturen führt zur Induktion einer Typ I-Interferonantwort

DFG-Schwerpunktprogramm 1923, "Innate Sensing and Restriction of Retroviruses", spp1923.de, seit 2016

Im Zuge einer HIV-1-Infektion von T-Zellen kann der zytosolische DNA-Sensor cGAS virale DNA erspüren. In Kokulturen mit Makrophagen erlauben HIV-1 Env-vermittelte Membranfusions-Poren den horizontalen Transfer des cGAS-Produkts und zyklischen Dinukleotids cGAMP von T-Zellen zu Makrophagen, wo es eine STING-abhängige Expression antiviraler Botenstoffe und Effektormoleküle aktiviert (Xu und Ducroux et al., Cell Host & Microbe 2016). In Monokulturen von Makrophagen und T-Zellen jedoch antagonisiert HIV-1 die Aktivierung dieses zellulären Verteidigungsmechanismus´. Während die zugrundeliegenden Mechanismen in Makrophagen recht gut aufgeklärt sind, ist unser Wissen um die fehlende antivirale Antwort in HIV-1-infizierten T-Zellen gering. In diesem Projekt untersuchen wir die Effektivität des cGAS-vermittelten DNA-Sensing-Signalwegs in primären, HIV-1-infizierten T-Zellen und ergründen das Fehlen der Induktion einer wirkungsvollen Immunantwort in diesem Zelltyp.

Mechanismen des Zelleintritts und immunologische Restriktion des Chikungunyavirus

Mit CHIKV-GFP-infizierte HeLa-Zellen. In rot ist das endogene IFITM3-Protein immunogefärbt.

Deutsch/Afrikanisches DFG-Kooperationsprojekt mit Dr. Eduardo Samo Gudo, NIH Maputo, Mozambik, seit 2018

Das Chikungunyavirus (CHIKV) ist ein wieder-auftretendes Virus, welches sich von Afrika aus vor allem in andere tropische und subtropische Gebiete verbreitet hat, aber auch bereits in gemäßigten Klimazonen wie Südeuropa Krankheitsfälle verursacht hat. Da das Virus neben akuten Symptomen wie hohem Fieber auch chronische Beschwerden, wie etwa Arthritis-ähnliche Gelenkschmerzen, verursachen kann, werden prophylaktische und therapeutische Optionen dringend benötigt. Wir untersuchen, in einem ex vivo-Primärzellmodell, wie das Virus die Wirtszelle bindet und infiziert sowie welche induzierten antiviralen Antworten zu einer Beeinträchtigung der Infektion und Virusausbreitung führen. Mit Hilfe unterschiedlicher Reporterviren können wir, in funktionellen und mikroskopischen Assays (u.a. konfokales live cell imaging), die unterschiedlichen Schritte der Infektion vom Zelleintritt bis zur Produktion neuer Partikel und den Zelltropismus dieses Virus untersuchen. Weiterhin befassen wir uns in Kooperation mit Dr. Eduardo Samo Gudo, NIH Maputo, Mozambik, mit der genetischen Variabilität von CHIKV und suchen nach immunologischen und genetischen Korrelaten der Chronifizierung vs. Rekonvaleszenz in infizierten Patienten. Schließlich untersuchen wir in Kooperation mit Prof. Eike Steinmann (Universität Bochum) die Stabilität des CHIKV und testen gängige Desinfektionsmethoden zur Inaktivierung dieses Virus (Franz et al., Journal of Infectious Diseases, 2018).

Entwicklung neuartiger Vakzinstrategien gegen die Chikungunyavirus-Infektion

Mitglieder des MCMVaccine-Konsortiums

Helmholtz/EU-Partnering Consortium MCMVaccine, seit 2018

In einem internationalen Team mit Wissenschaftlern vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig, vom TWINCORE, Hannover und der Universität Rijeka und Universität Zagreb, Kroatien, entwickeln und validieren wir CMV-basierte Impfvektoren gegen die Chikungunyavirus-Infektion.

Kooperationen

  • Eduardo Samo Gudo, NIH Maputo, Mozambik
  • Frank Kirchhoff, Universität Ulm
  • Beate Sodeik, Medizinische Hochschule Hannover
  • Eike Steinmann, Universität Bochum
  • Graham Simmons, Blood System Research Center, San Francisco
  • Thomas Zillinger, Universität Bonn

Wissenschaftliche Publikationen

Eine aktuelle Liste aller Veröffentlichungen finden Sie in der pubmed-Liste.

Einige ausgewählte Arbeiten sind hier aufgeführt:

Preise und Auszeichnungen

  • 10/2017-07/2018: DAAD-PhD-Stipendium (Baxolele Mhlekude)
  • 09/2017: DZIF-Doktorandenpreis der DGI 2017 (Shuting Xu)
  • 06/2017: Deutscher AIDS-Preis 2017 der Deutschen AIDS-Gesellschaft e.V. (Shuting Xu, Aurélie Ducroux und Christine Goffinet)
  • 05/2017: Daniel Wolf-Preis 2017 des Cold Spring Harbor-Meetings Retroviruses (Shuting Xu)
  • 07/2015-04/2016: Postdoktorandenstipendium der Stiftung Ernst & Margarete Wagemann (Aurélie Ducroux)
  • 03/2015: Posterpreis 2015 der Gesellschaft für Virologie e.V. (Shuting Xu)
  • 10/2014-03/2015: DAAD-Stipendium (Baxolele Mhlekude)
  • 09-10/2013: Reisestipendium der Boehringer Ingelheim-Stiftung (Aparna Ponnurangam)
  • 06/2013-10/2013: Margarethe von Wrangell-Habilitationsstipendium (initial bewilligte Förderdauer 5 Jahre, endete 10/2013 aufgrund des Wechsels nach Hannover) (Christine Goffinet)
  • Postdoktoranden-Preis 2012 für Virologie der Robert-Koch-Stiftung (Christine Goffinet)
  • 06/2012-06/2015: Doktorandenstipendium nach dem Landesgraduiertengesetz (Veronika Lodermeyer)
  • Wolfgang-Stille-Preis 2010 der Paul-Ehrlich-Gesellschaft für Chemotherapie (Christine Goffinet und Oliver Keppler)
  • 01/2010-10/2010: Postdoktoranden-Stipendium der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg (initial bewilligte Förderdauer 2 Jahre, endete 10/2010 aufgrund des Wechsels nach Ulm) (Christine Goffinet)
  • 01/2008-12/2009: Postdoktoranden-Stipendium der Peter und Traudl Engelhorn Stiftung (Christine Goffinet)
  • Hygiene-Preis 2007 der Rudolf-Schülke-Stiftung (Christine Goffinet und Oliver Keppler)
  • AIDS-Forschungspreis 2007 der Deutschen Gesellschaft für Infektiologie (Christine Goffinet und Oliver Keppler)

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