AG Müller - Funktionelle Diversität hochpathogener Coronaviren & vergleichende Immunbiologie

Sie befinden sich hier:

Forschungsschwerpunkt

MERS- und SARS-Coronaviren (CoV) sind hochpathogene Erreger, die beim Menschen zu einer schweren Lungenentzündung führen können. Beide CoV stammen sehr wahrscheinlich aus Fledertieren und sind über Zwischenwirte (Dromedare, Schleichkatzen) auf den Menschen übertragen worden. Unter Verwendung von modernsten Zellkulturmodellen (air liquid interface Epithelzellkultur, Organoide) und reverser Genetik untersuchen wir die phänotypische/funktionelle Vielfalt von MERS-CoV und SARS-CoV. Unser Ziel ist es, genetische Faktoren der Erreger zu identifizieren, die bei der Pathogenität, Virulenz und Übertragung auf den Menschen eine Rolle spielen. Unsere Forschung dient der Risikoeinschätzung von neuauftretenden CoV und erweitert unser Wissen im Bereich der Virusevolution und Virus-Wirt-Adaptation.

Fledertiere sind offensichtlich Wirte für viele verschiedene Viren (inkl CoV). Fledertiere haben möglicherweise eine Toleranz gegenüber Krankheitserregern entwickelt und zeigen nach einer Virusinfektion selten klinische Symptome. Wir erforschen die molekularbiologischen Grundlagen der Stress- und Immunantwort bei Fledertieren, um die Unterschiede bei den Infektionsverläufen zwischen Fledertier und Mensch zu verstehen.

Unser langfristiges Ziel ist es grundsätzliche Mechanismen aufzuklären, die bei der Tier-zu-Mensch Übertragung eine Rolle spielen, um damit eine Grundlage für die Entwicklung neuer antiviraler Therapien zu schaffen.

ORCID-Profil: orcid.org/0000-0003-2242-5117

Marcel A. Müller ist “Highly Cited Researcher 2018” in der Kategorie Cross-Field, Clarivate Analytics ( https://hcr.clarivate.com/ ) und gehört damit zu dem 1% der meistzitierten Wissenschaftlern seines Fachgebiets (basierend auf der Auswertung der Datenbank „Web of Science“)

 

Alumni: Dr. Daniela Niemeyer (jetzt selbstständige Gruppenleiterin), Dr. Benjamin Meyer, Dr. Susanne Biesold, Tasnim Suliman, PhD, Dipl.-Biol. Daniel Ritz, MD BSc Robert Wollny, Dr. Hanna Roth,  MSc Schwiedhard Hoffstall, MSc Eva-Maria Klein, MSc Vincent Blaschke,

Projekte

  • Modell für die Verbreitung und Übertragung von MERS-Coronavirus in Endemiegebieten

    Modell für die Verbreitung und Übertragung von MERS-Coronavirus in Endemiegebieten Bild /

  • Stammbaumanalyse der derzeit bekannten MERS-Coronavirus Kladen und deren Verbreitung in Afrika und der Arabischen Halbinsel

    Stammbaumanalyse der derzeit bekannten MERS-Coronavirus Kladen und deren Verbreitung in Afrika und der Arabischen Halbinsel Bild /

  • In unseren Forschungsprojekten charakterisieren wir Virus und Wirts-spezifische Restriktionsfaktoren, die die Virusübertragung von Tier-zu-Mensch beeinflussen.

    In unseren Forschungsprojekten charakterisieren wir Virus und Wirts-spezifische Restriktionsfaktoren, die die Virusübertragung von Tier-zu-Mensch beeinflussen. Bild /

  • Im renovierten Biosicherheitslabor der Stufe 3 arbeiten wir u.a. mit MERS- und SARS-Coronavirus.

    Im renovierten Biosicherheitslabor der Stufe 3 arbeiten wir u.a. mit MERS- und SARS-Coronavirus. Bild /

  • Im renovierten Biosicherheitslabor der Stufe 3 arbeiten wir u.a. mit MERS- und SARS-Coronavirus.

    Im renovierten Biosicherheitslabor der Stufe 3 arbeiten wir u.a. mit MERS- und SARS-Coronavirus. Bild /

Evolution und funktionelle Diversität von MERS-Coronavirus (MERS-CoV)

MERS-CoV ist in Dromedaren in Afrika und der Arabischen Halbinsel weit verbreitet (endemisch). MERS-CoV kann bei Menschen eine tödliche Lungenentzündung verursachen. Es gibt eine Vielzahl an genetischen Polymorphismen bei den zirkulierenden MERS-CoV Varianten. Wir untersuchen, ob diese Polymorphismen (Mutationen) auch zu phänotypischen Unterschieden zwischen den MERS-CoV Varianten führen. Unser Ziel ist es mittels etablierter in vitro Methoden genetische Marker in den Virusgenomen zu identifizieren, die mit einer erhöhten Pathogenität korrelieren, um eine bessere Risikoeinschätzung von neu auftretenden MERS-CoV Varianten vornehmen zu können. Mit Hilfe eines reversen Genetiksystems für MERS-CoV erforschen wir die molekularbiologischen Mechanismen, die für die möglichen Phänotypen verantwortlich sind.

Förderung: RAPID (Projektleiter Drosten), National Science Foundation (Projektleiter Müller und Drosten)

Ansprechpartner: PD Dr. Marcel Müller, MSc Simon Schroeder

Immunologische Merkmale von Virusinfektionen in Fledertieren

Fledertiere beherbergen eine Vielzahl von Viren ohne offensichtliche Krankheitssymptome zu zeigen. Eine Hypothese ist, dass eine Virusinfektion in Fledertieren im Vergleich zum Menschen eine geringere Immun- bzw. Entzündungsreaktion auslöst. Es könnte zudem sein, dass Fledertiere resistenter gegenüber externen Stressfaktoren sind. Wir verwenden neu etablierte Zellkulturmodelle und biochemische Methoden (Fledertier-spezifische real time PCRs, Interferon-Promotoraktivierungsassays, Interferon Bioassays), um die basalen Merkmale der Immun- und Stressantwort in Fledertierzellen im Vergleich zu menschlichen Zellen zu analysieren. Nach Virusinfektionen und/oder Stimulationen durch diverse Stimuli/Stressoren, analysieren und vergleichen wir das Zusammenspiel aus Immunaktivierung und Virusvermehrung in Fledertier- und humanen Zellen.

Förderung: Volkswagen Stiftung (Projektleiter: Müller)

Ansprechpartner: PD Dr. Marcel Müller, MSc Jan Papies

Identifikation und Charakterisierung von Fledertier-spezifischen Nukleinsäure-Sensoren

Fledertiere zeigen keine oder selten klinische Symptome nach einer Virusinfektion. Bei der Erkennung eines viralen Erregers spielen sog. Nukleinsäuresensor-(DNA/RNA)-Proteine eine zentrale Rolle, die bei einer Aktivierung dem Körper eine Infektion anzeigen. Studien zeigten, dass Fledertiere weniger DNA-Sensoren haben als der Mensch.

Unsere Hypothese ist, dass Fledertierzellen entweder andere DNA-Sensoren verwenden oder eine Mischform aus RNA/DNA-Sensoren haben, um Fremdnukleinsäuren von eigenen Nukleinsäuren zu unterscheiden. 

Fledertier-spezifische Nukleinsäure-bindende Proteine werden mittels eines Protein pull-downs mit anschließender Massenspektrometrie identifiziert (Kooperation mit Prof. Andreas Pichlmair , Technische Universität, München). Für die nachfolgenden Funktionsanalysen nutzen wir siRNA knock-downs bzw. CRISPR/Cas-basierte knock-outs. Es sollen die Effekte der knock-downs bzw knock-outs auf die Immunantwort der Fledertierzellen charakterisiert werden. Hierzu werden wir Fledertier-spezifische real time PCRs und Interferon-Promotoraktivierungsassays verwenden. Darüber hinaus werden die Kandidatengene heterolog exprimiert, um mittels Coimmunpräzipitation die Interaktion mit den entsprechenden Nukleinsäuren zu bestätigen.

Förderung: Volkswagen Stiftung (Projektleiter: Müller)

Ansprechpartner: PD Dr. Marcel Müller, MSc Andrea Sieberg

Methoden

  • Arbeiten unter GenS2/Bio2 und GenS3/Bio3 Laborbedingungen,
  • Primärzellkultur,
  • air-liquid-interface Zellkultur,
  • CRISPR/Cas9-basierte Herstellung von knock-out oder knock-in Reporterzellen,
  • Luziferase-Promotoraktivierungsassays,
  • Transcriptom- und Proteomanalysen (real-time PCR, Interferon Bioassays, ELISA, Immunofluoreszenz-Test)
  • Live-cell Mikroskopie (LSM800 Airyscan),
  • FACS, Immunpräzipitation,
  • SDS-PAGE und Westernblot

Kooperationen

  • Dr. Nils Gassen, Universitätsklinikum Bonn, Institut für Psychiatrie, Bonn
  • Dr. Stella Kiambi, Food and Agriculture Organization (FAO), Kenia
  • Prof. Andreas Pichlmair, Technische Universität München (TUM), München
  • Prof. Amira Roess, University of Washington, Washington DC, USA
  • Prof. Friedemann Weber, Universität Gießen, Institut für Virologie, Gießen
  • Prof. Georg Kochs, Universität Freiburg, Institut für Virologie,
  • Prof. Volker Thiel, Dr. Ronald Dijkman, Bern, Switzerland
  • Prof. Stefan Pöhlmann, Dr. Markus Hoffmann, DPZ, Göttingen
  • Prof. Susan Baker, Loyola University, Chicago, USA
  • Prof. Alexander Lukashev, Sechenov University, Moskau, Russland

Wissenschaftliche Publikationen

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

Google Scholar.

 

5 wichtige Publikationen:

1.     Kiambi S*, Corman VM*, Sitawa R, Githinji J, Ngoci J, Ozomata AS, Gardner E, von Dobschuetz S, Morzaria S, Kimutai J, Schroeder S, Njagi O, Simpkin P, Rugalema G, Tadesse Z, Lubroth J, Makonnen Y, Drosten C, Muller MA*, Fasina FO*. (2018) Detection of distinct MERS-Coronavirus strains in dromedary camels from Kenya, 2017. Emerg Microbes Infect 7:195. *shared

LINK:https://www.nature.com/articles/s41426-018-0193-z

2.     Niemeyer D, Mosbauer K, Klein EM, Sieberg A, Mettelman RC, Mielech AM, Dijkman R, Baker SC, Drosten C, Muller MA.(2018) The papain-like protease determines a virulence trait that varies among members of the SARS-coronavirus species. PLoS Pathog 14:e1007296.

LINK:https://journals.plos.org/plospathogens/article/file?id=10.1371/journal.ppat.1007296&type=printable

3.     Muller MA, Meyer B, Corman VM, Al-Masri M, Turkestani A, Ritz D, Sieberg A, Aldabbagh S, Bosch BJ, Lattwein E, Alhakeem RF, Assiri AM, Albarrak AM, Al-Shangiti AM, Al-Tawfiq JA, Wikramaratna P, Alrabeeah AA, Drosten C, Memish ZA. (2015) Presence of Middle East respiratory syndrome coronavirus antibodies in Saudi Arabia: a nationwide, cross-sectional, serological study. The Lancet infectious diseases 15(5):559-564.

LINK: https://ac.els-cdn.com/S1473309915700903/1-s2.0-S1473309915700903-main.pdf?_tid=be895267-07a1-4872-b273-ff7eac33be2e&acdnat=1548855040_301576d019a48e9c9d4f32b5011c2971

4. Reusken CB*, Haagmans BL*, Muller MA*, Gutierrez C, Godeke GJ, Meyer B, Muth D, Raj VS, Vries LS, Corman VM, Drexler JF, Smits SL, El Tahir YE, De Sousa R, van Beek J, Nowotny N, van Maanen K, Hidalgo-Hermoso E, Bosch BJ, Rottier P, Osterhaus A, Gortazar-Schmidt C, Drosten C, Koopmans MP. (2013) Middle East respiratory syndrome coronavirus neutralising serum antibodies in dromedary camels: a comparative serological study. The Lancet infectious diseases 13:859-866.  *shared

LINK: https://www.thelancet.com/action/showPdf?pii=S1473-3099%2813%2970164-6

5.     Muller MA, Raj VS, Muth D, Meyer B, Kallies S, Smits SL, Wollny R, Bestebroer TM, Specht S, Suliman T, Zimmermann K, Binger T, Eckerle I, Tschapka M, Zaki AM, Osterhaus AD, Fouchier RA, Haagmans BL, Drosten C. 2012. Human coronavirus EMC does not require the SARS-coronavirus receptor and maintains broad replicative capability in mammalian cell lines. mBio 3.

LINK:https://mbio.asm.org/content/mbio/3/6/e00515-12.full.pdf