Forschungsschwerpunkte

In der Experimentellen Nephrologie sind verschiedene Systeme etabliert, die es ermöglichen kontrolliert Zielgene in humane Zellenzu integrieren oder auszuschalten oder um Reportergene zu integrieren. So verwenden wir verschiedene Varianten des CRISPR-Cas Systems (Cas9, Cas12, SAM). Auch Lentiviren kommen als genomeditierendes Werkzeug zum Einsatz.

Mit Hilfe der Genom Editierung designen wir unter anderem projektspezifische zellbasierte Assays. Grundlage der Assays sind humane Luciferase-Reporterzellen, welche im Genom ein Lucifrasegen tragen. Das Enzym Luciferase wird ins Cytoplasma freigesetzt und katalysiert in Anwesenheit des Substrates Luciferin eine chemische Reaktion, bei der Licht der Wellenlänge 562 nm (gelb/grün) entsteht. Dieses Lichtsignal kann im lebenden Zustand der Zellen in einem Luminometer detektiert werden. Das gemessene Biolumineszenzsignal korreliert mit der Aktivität der Luciferase und gibt Aufschluss über die Aktivität des untersuchten Faktors der Immunantwort.

CRISPR-Cas, SAM, Lentiviren, direkte oder indirekte Lumineszenz- Fluoreszenzaktivierung

Mechanismen der Genregulation auf transkriptioneller Ebene wie auch fein modulierende Einflüsse, die z.B. über microRNA vermittelt werden. Methodisch integrieren wir dabei verschiedene biologische Datenentitäten wie z. B. Gen-Expressionsdaten, DNA-Sequenzinformation, Protein-Protein-Wechselwirkungen und Ontologie-Information. Diese sind geeignet, um mit mathematischen Modellen Voraussagen zum Beispiel über die Wirkung von Transkriptionsfaktoren und deren Interaktion zu treffen, die wir dann mit zellbiologischen Experimenten überprüfen. Die enge Kombination von mathematischer Modellierung und experimentellen Ansätzen unterstützt damit die Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, die die Haupttodesursache in Europa darstellen.

transkriptionelle Isoformen und deren Regulation und Induktion, Deep Sequencing, Cas9-SAM System, CRISPR-Cas Systeme

Pathogene besitzen auf ihrer Oberfläche Erregergruppen-spezifische molekulare Muster, sogenannte Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs), die von evolutionär konservierten Mustererkennungsrezeptoren (PRRs) der angeborenen Immunität erkannt und gebunden werden. Nach der Bindung einer solchen molekularen Struktur an seinen spezifischen Rezeptor, erfolgt eine Signalweiterleitung bis hin zur Aktivierung verschiedenster Transkriptionsfaktoren, wie nuclear factor 'kappa-light-chain-enhancer' of activated B-cells (NF-κB). Aktiviertes NF-κB transloziert aus dem Cytoplasma in den Zellkern und reguliert dort durch Bindung an spezifische DNA-Motive die Expression einer Vielzahl von bspw. entzündungsfördernden Genen.

Grundlage der zellbasierten Assays sind humane Luciferase-Reporterzellen, welche einen NF-κB sensitiven Promotor im Genom tragen, der ein nachfolgendes Luciferasegen reguliert. Transloziert der aktivierte Transkriptionsfaktor NF-κB aus dem Cytoplasma in den Zellkern, bindet er dort an spezifische Bindemotive in der NF-κB sensitiven Promotorregion. Dadurch wird die Transkription und Translation des folgenden Luciferasegens aktiviert. 

TLR Signalwege, Erreger-Host Interaktion, 

Maschinelles Lernen, Deep sequencing analyse

Gen-Regulation, Protein-Protein Interaktionen, Gene-Expressions Daten, Transcriptions Faktoren, miRNA Funktion, substanzvermittelte iPS, TLR Signalweg, Toxizität, Erreger-Host Interaktion

Analyse der Interaktion von Atem- und Herz-Kreislauf-System, EKG-Prädiktoren, T-Wellen Alternans

mit Schwerpunkt Herz-Kreislauf-System, Renin-Angiotensin-Aldosteron-System