Modellierung und experimentelle Analyse von Infektionsverläufen innerhalb eines Wirtes zur Etablierung neuer Strategien zur gezielten Intervention bei Influenzainfektionen und bakteriellen Ko-Infektionen

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Dunja Bruder; Professorin Dr. Franziska Matthäus, seit 4/2020
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408736049

Influenza A Virus (IAV) Infektionen erhöhen die Anfälligkeit des Wirts für sekundäre bakterielle Infektionen. Solche Ko-Infektionen sind Ursache schwerwiegender Atemwegserkrankungen, die häufig stationär behandelt werden müssen und mit einer hohen Sterblichkeit einhergehen. Obwohl eine Vielzahl von Aspekten der bakteriellen Ko-Infektion nach IAV Erkrankung bereits untersucht wurden, sind die zugrundeliegenden Mechanismen nach wie vor nur unzureichend verstanden. Um bestehende Wissenslücken zu schließen, soll in dem hier beantragten Kooperationsprojekt ein interdisziplinärer Forschungsansatzes zum Tragen kommen, der auf der kombinierten Anwendung mathematischer Modellierung, ingenieurswissenschaftlicher Ansätze und individuell angepasster in vivo Mausinfektionsexperimente beruht. Die wesentlichen Ziele des Projektes sind i) die Entwicklung eines mathematischen Modells für den Infektionsverlauf im infizierten Organismus mit dem Ziel, die immunregulatorischen Mechanismen im Wirtsorganismus während einer IAV Infektion zu quantifizieren und so mögliche Komplikationen besser vorherzusagen bzw. diese sogar zu verhindern zu können ii) die Entwicklung und Anwendung eines nicht-linearen Beobachters als in silico Werkzeug zur Verbesserung der Prognosen bei Infektionen und iii) Klärung der immunmodulierenden Rolle von Interferon-γ, welches im Rahmen der Virusinfektion von Immunzellen wie den natürlichen Killerzellen und CD8+ T-Zellen sezerniert wird, für die funktionelle Beeinträchtigung alveolarer Makrophagen als eine mögliche Ursache für die erhöhte Suszeptibilität gegenüber bakteriellen Koinfektionen nach vorangegangener Influenzainfektion. Der angedachte iterative Prozess, in dem Modelle und Simulationen fortlaufend und auf Basis individuell angepasster Infektionsexperimente verbessert werden, wird es uns ermöglichen, immer triftigere Hypothesen zu formulieren und zu testen. Ziel unseres interdisziplinären Ansatzes ist es, einen weiteren wichtigen Beitrag zur umfassenden Aufklärung der dem Synergismus zwischen IAV und S. pneumoniae zugrundeliegenden Prozessen zu leisten und damit eine Basis für zukünftige Entwicklungen bezüglich Prophylaxe und Intervention zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Mexiko
• Kooperationspartnerin: Professorin Alma Yolanda Alanís García, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Esteban Hernandez Vargas, bis 3/2020