LaborAbb. 1: Epigenetische Modifikationsmuster latenter KSHV-Genome

Arbeitsgebiete

Tumorigene Herpesviren: Das Kaposi Sarkoma-assoziiertes Herpesvirus und das Epstein-Barr Virus

Die Gammaherpesviren Kaposi Sarkoma-assoziiertes Herpesvirus (KSHV) und Epstein-Barr Virus (EBV) sind in der Lage, vor allem in  immundefizienten Menschen Tumorerkrankungen auszulösen. Im Zuge der weltweiten AIDS-Epidemie hat die Zahl solcher Tumore stark zugenommen, so dass z.B. das Kaposi Sarkom in manchen Teilen Afrikas mittlerweile eine der häufigsten Tumorerkrankungen überhaupt darstellt.

KSHV- und EBV-assoziierte Tumore werden durch latent infizierte Zellen hervorgerufen. In diesen Zellen persistiert das virale Genom unter Expression eines stark eingeschränkten Spektrums viraler Gene, ohne dass die Produktion neuer Viruspartikel stattfindet. Ein wesentliches Ziel unserer Arbeit ist es, diejenigen molekularen Mechanismen aufzuklären, die zur Etablierung und Aufrechterhaltung der viralen Latenz führen. Mit Hilfe eines KSHV Infektionssystems konnten wir zeigen, dass die Latenzetablierung durch komplexe Histonmodifikationsmuster gesteuert wird. Dabei scheint insbesondere die Rekrutierung von Polycomb-Repressorkomplexen und die damit einhergehende Etablierung sogenannter bivalenter Chromatins eine wichtige Rolle zu spielen. Wir gehen davon aus, dass KSHV diesen vor allem in embryonalen Stammzellen beschrieben Zustand gezielt induziert. Mit Hilfe experimenteller Infektionsmodelle und moderner Analysemethoden (z.B. ChIP-seq, RNA-seq) identifizieren wir diejenigen viralen und zelluläre Faktoren, die für Etablierung epigenetischer Latenzmuster in KSHV wie auch verwandter Herpesviren verantwortlich sind. Darüber hinaus untersuchen wir die Rolle einzelner Latenzgene, insbesondere viral kodierter microRNAs, während der viralen Infektion und Tumorgenese.   

Tumorigene Polyomaviren: Das Merkel Zell Polyomavirus

 Das Merkel Zell Karzinom (MCC) ist ein seltener, hochagressiver Tumor der vor allem in älteren oder immunsuprimierten Menschen auftritt. Vor wenigen Jahren wurde in ein neues Polyomavirus, das Merkel Zell Polyomavirus (MCPyV), entdeckt, dass in mehr als 80% der MCC Fälle nachgewiesen werden kann. Dabei zeichnen sich die Tumorzellen durchweg durch die monoklonale Integration defekter Virusgenome auf, was auf die ursächliche Beteiligung einer abortiven MCPyV Infektion an der Tumorgenese schließen läßt. Mit Hilfe eines synthetisch hergestellten Konsensusklones konnten wir kürzlich ein semi-permessives Replikationsssytem etablieren, mit dessen Hilfe wir insbesondere die Rolle der T-Antigene sowie einer viralen microRNA während des normalen MCPyV Lebenszyklus und der viral induzierten Transformation untersuchen. Durch diese Untersuchungen erhoffen wir uns, neue Zielstrukturen für die Therapie MCPyV-positiver Merkel Zell Karzinome identifizieren zu können.

Detektion und Analyse von Infektionserregern mit Hilfe der Hochdurchsatzsequenzierung

Die Hochdurchsatzsequenzierung (next generation sequencing, NGS) erlaubt erstmals die vollständige metagenomische Erfassung und Analyse aller bakteriellen und viralen Erreger in klinischen Proben. Dabei spielt es im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden prinzipiell keine Rolle, ob es sich um bereits bekannte Organismen oder neue Erregerspezies handelt. Die Entwicklung NGS-basierter Detektionsmethoden kann daher einen wichtigen Beitrag in Hinsicht auf die Fähigkeit leisten, schnell und effizient auf das Auftreten bekannter oder auch neuer Infektionserreger reagieren zu können. Um das Potential dieser Technologie ausschöpfen zu können führen wir systematische und vergleichende Untersuchungen klinischer Proben mit Hilfe traditioneller diagnostischer oder NGS-basierter Methoden (Sequenzierung mittels Illumina MiSeq und HiSeq 2500 Geräten) durch. Darüberhinaus entwickeln wir innovative bioinformatische Lösungen zur Analyse komplexer metagenomischer Daten.   

Abb. 2: Vorhergesagte RNA-Sekundärstruktur eines synthetisch hergestellten Moleküles zur gleichzeitigen Expression aller KSHV-kodierten microRNAs