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Institut für Mikrobiologie und Virologie

Das Institut für Mikrobiologie und Virologie der Medizinischen Hochschule Brandenburg befasst sich mit anwendungsbezogenen und grundlagenorientierten Forschungsfragestellungen.

Unser Ziel auf dem Gebiet der anwendungsorientierten Forschung ist es, die Infektionsdiagnostik und die Überwachung von Krankheitsausbrüchen durch zeitnahe Vorort-Analytik zu verbessern. Hierzu werden miniaturisierte Systeme für neue genetische Erregerschnellnachweise und für die Analyse von Multi-Resistenzspektren entwickelt. Als sogenannte point-of-care Test-Systeme (POCT) haben diese Verfahren ein breites Einsatzspektrum in vielen verschiedenen Bereichen der Lebenswissenschaften und ermöglichen einen mobilen weltweiten Einsatz.

Das Spektrum in der medizinischen Diagnostik reicht von der Infektionsmedizin bis hin zur Tumoranalytik und hängt lediglich von den genetischen Biomarkern ab. Unser übergeordnetes Ziel ist es, mittels dieser POC-Testsysteme neue Versorgungsformen für die Fläche in Nicht-Metropolregionen zu etablieren und so die Laboranalytik für den praktischen Einsatz ins Feld zu bringen. Dieses eröffnet auch Möglichkeiten für eine verbesserte Versorgung in Drittweltländern.

Wir arbeiten an einem Komplettsystem im sample-to-result Format, das vor Ort schnell, auch von nicht speziell ausgebildetem Personal eingesetzt werden kann und valide Ergebnisse liefert.

Im Rahmen der Grundlagenforschungsaktivitäten bearbeiten wir drei Themenkomplexe.

Der erste Themenkomplex befasst sich mit der Virus-Wirt-Wechselwirkung zoonotischer Viren und Fragenstellungen zur Regulation viraler Speziesbarrieren. Es werden die Faktoren der angeborenen Immunität erforscht, welche maßgeblich an der Regulation der Speziesbarriere mitwirken und einen Speziessprung in die menschliche Population ermöglichen.

Im zweiten neuen Themenkomplex arbeiten wir an Fragestellungen zum Einfluss des Alterungsprozesses auf die Funktion des angeborenen Immunsystems. Es sollen Erklärungsmodelle entwickelt werden die aufzeigen, warum es trotz langjähriger breiter Antigenstimulation im hohen Alter eine physiologische Immunsuppression eintritt.

Der im Aufbau befindliche dritte Themenkomplex befasst sich mit Fragen zur viralen Regulation der Mikrobiohomöostase der Darmflora. Hier steht im Vordergrund inwieweit das bakterielle Mikrobiom des Darmes viral reguliert ist und ob eine solche virale Regulation mit Erkrankungsprozessen assoziiert werden kann. Dies schließt auch die Frage ein, ob das Virom bei Mikrobiom-assoziierten Erkrankungen eine Regulationsfunktion hat. Letztgenanntes birgt somit auch potenziell neue therapeutische Ansätze.

Im Rahmen des Gesundheitscampus des Landes Brandenburg ist das Institut für Mikrobiologie und Virologie in verschiedene lokale und nationale Forschungsverbundvorhaben eingebunden. Eine internationale Vernetzung ermöglicht es uns Fragestellungen in einem langjährig gewachsenen Netzwerk von Forschungspartnern zu bearbeiten.

Wissenschaftliche Schwerpunkte

BMBF-Projekt SAGE Schnelltest auf Antibiotika-resistente Gram-negative Erreger
Im Rahmen des SAGE-Projektes sollen mehrere hochinnovative Technologien für patientennahe Tests auf Multiresistente-Gramnegative Bakterien (MRGN) in nur 25 Minuten kombiniert werden. D.h. noch während der Aufnahme eines Patienten steht das Testergebnis zur Verfügung. Durch eine umfassende Genotypisierung und Spezies-Bestimmung der Erreger kann das Resistenzprofil ermittelt und eine Differenzierung nach 3MRGN und 4MRGN erfolgen, so dass Kliniken noch vor der Einweisung auf eine Station Hygienemaßnahmen einleiten können. Durch die Verringerung nosokomialer MRGN-Infektionen und eine angepasste Antibiotikatherapie kann die Qualität der Patientenversorgung verbessert und die Verbreitung (multi-)resistenter Infektionserreger verringert werden.


GeCa Mikrobiom
Konsequenzen der altersassoziierten Zell- und Organfunktionen

Mittels next generation sequencing (NGS) werden für Darm- oder Stoffwechselerkrankungen (NASH, Divertikulitis) Mikrobiomsequenzen aus Stuhlproben erstellt, die Enterotypen definiert und analysiert, um so altersbedingte Veränderungen nachzuweisen.


GeCa Multiomics
Konsequenzen der altersassoziierten Zell- und Organfunktionen

Mittels neuerer Methoden sollen multivariate prädiktive Charakteristika für altersassoziierte Erkrankungen im Gegensatz zu gesundem Altern in diesem Projekt etabliert werden, indem die Korrelation monozytärer Parameter (Subpopulationen, RNA, Exosomen) mit Altern und altersbedingter Krankheit die Identifikation klinisch relevanter Prognosemarker untersucht werden.


GeCa digilog
Digitale und analoge Begleiter für eine alternde Bevölkerung

Für epidemiologisch bedeutsame Indikationen und Krankheitsbilder werden in diesem Teilprojekt mobile Diagnostiksysteme [Point-of-care-Tests (POCTs)] entwickelt und erprobt. Zum Nachweis von Nukleinsäuren für die häufigsten Infektionen im Krankenhaus soll ein mobiles molekulardiagnostisches, integriertes Lab-on-a-chip-Systems (iLOCS) in Laptopgröße entwickelt werden. Für die Schnelldiagnostik sollen zwei versorgungspolitisch enorm wichtigen gastrointestinalen Infektionen (Norovirus, C. difficile) zur Verfügung gestellt werden, die in 30 min ein valides Ergebnis liefern.

StaF-Projekt Stärkung der technologischen und anwendungsnahen Forschung an Wissenschaftseinrichtungen
Der anvisierte innovative Forschungsansatz zielt auf die Entwicklung eines vollintegrierten Analysegeräts für den schnellen vor-Ort Nachweis multiresistenter gramnegativen Erregern ab. Der geplante Plattformcharakter der Aufbereitungs- und Detektionseinheiten erlaubt eine schnelle Anpassung an verschiedene Erreger. Die Vereinigung dieser beiden Ansätze würde erstmalig ein multiplexfähiges vor-Ort Analysegerät schaffen, das sowohl genomische Daten als auch Transkriptom-Analysen auswerten kann. Im Erfolgsfall können mit dem neuen Gerät Kolonisation, Ausbreitung und Infektionen schneller erkannt werden. Das Einsatzspektrum reicht von der Überwachung im Alten,- und Pflegeheim bis hin zur Schnelldiagnostik auf der Intensivstation.

Ausgewählte Publikationen

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=hufert

Dongyang Cai, Ole Behrmann, Frank Hufert, Gregory Dame, Gerald Urban, Capacity of rTth polymerase to detect RNA in the presence of various inhibitors PLoS ONE 13(1): e0190041.

Dongyang Cai, Ole Behrmann, Frank Hufert, Gregory Dame & Gerald Urban Direct DNA and RNA detection from large volumes of whole human blood Scientific Reports | (2018) 8:3410

M. Hügle,, G. Dame, O. Behrmann, R. Rietzel, D. Karthe, F. T. Hufert and G. A. Urban A lab-on-a-chip for preconcentration of bacteria and nucleic acid extraction RSC Adv., 2018, 8, 20124–20130


Leitung: