• BCRT

Virale Immunität und Immunmonitoring

Nina Babel

Die Hauptfunktion des Immunsystem ist der Schutz vor Infektionen mit Pathogenen wie Viren, Bakterien und Pilzen. Ein Funktionsdefekt des Immunsystems kann zu verstärktem Auftreten bestimmter Infektionen führen. Beispielsweise leiden Patienten mit Immundefekten häufig an chronischen viralen, bakteriellen oder Pilz-Infektionen. Im Gegensatz dazu führen Defekte in der Immunregulation häufig zu Autoimmunpathologien wie entzündliche Darm-, Haut- oder Rheumaerkrankungen. Auch bei Volkskrankheiten wie Osteoporose oder Atherosklerose wird vermutet, dass das Immunsystem eine entscheidende Rolle bei deren Pathogenese spielt.

In einem translationalen Ansatz erforscht unsere Arbeitsgruppe Erkrankungen, bei denen das Immunsystem eine krankheitsfördernde Rolle spielt. Die erlangten Erkenntnisse und etablierten Modellsysteme finden nicht selten ihre direkte Anwendung in der Diagnostik oder Therapie immunologischer Erkrankungen. So ist die Kombination aus (Virus)immunologischer Expertise und vorhandene Infrastruktur entscheidend für die schnelle und erfolgreiche Umsetzung unserer Kenntnisse in die COVID-19-Diagnostik und -Management.

Neben der Etablierung immunologischer Tests zur Beurteilung der SARS-CoV-2-gerichteter Immunität haben wir neue Erkenntnisse zu den immunpathogenetischen Mechanismen von COVID-19 erzielt. Darüber hinaus konnten wir die Auswirkungen von COVID-19 auf den Organismus und die Immunität immunsupprimierter und/oder chronisch erkrankter Patienten ausführlich untersuchen. In diesem Zusammenhang konnten wir einen potentiellen Biomarker zur Prädiktion von akutem Atemnotsyndrom bei COVID-19 identifizieren. Neben ihren wichtigen diagnostischen Wert konnten unsere Forschungsergebnisse bereits in der klinischen Behandlung, vor allem von transplantierten Patienten, eingesetzt werden.

Zu den wichtigsten Forschungsbereichen unserer Arbeitsgruppe gehören:

  • Bestimmung der Rolle von Immunzellen bei der Protektion gegenüber Infektionen (aktuell auch COVID-19)
  • Untersuchung der Funktion der humoralen und zellulären Immunität bei Transplantatabstoßungen
  • Vorhersage von unerwünschten Immunreaktionen
  • Identifizierung von prognostischen Markern für den Krankheitsverlauf
  • Entwicklung von humanen in vitro Modelsystemen zur Therapievorhersage und Medikamententestung
  • Durchführung von klinischen Studien zur Erforschung von immunrelevanten Pathologien – einschließlich Volkskrankheiten wie Osteoporose und Atherosklerose
  • Publikationen

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=nina+babel

    • Robust T Cell Response Toward Spike, Membrane, and Nucleocapsid SARS-CoV-2 Proteins Is Not Associated with Recovery in Critical COVID-19 Patients. Thieme CJ, et al. Cell Rep Med. 2020 Sep 22; 1(6): 100092. doi: 10.1016/j.xcrm.2020.100092 Eine Analyse von der T-Zell-Immunantwort gegen drei unterschiedliche SARS-CoV-2-Antigene. Keine Assoziierung von diesen Immunantworten mit positivem Krankheitsverlauf wurde festgestellt.
    • Human Anti-fungal Th17 Immunity and Pathology Rely on Cross-Reactivity against Candida albicans. Bacher P, et al. Cell. 2019 Mar 7;176(6):1340-1355.e15.  doi: 10.1016/j.cell.2019.01.041 Hier haben wir die Immunantwort gegen die sehr häufige Hefe Candida albicans als entscheidend für die Induktion von Th17-Zellen und als Risikofaktor für Entzündugsprozesse in der Lunge identifiziert.
    • The TreaT-Assay: A Novel Urine-Derived Donor Kidney Cell-Based Assay for Prediction of Kidney Transplantation Outcome. Thieme CJ, et al. Sci Rep. 2019 Dec 13;9(1):19037. doi: 10.1038/s41598-019-55442-x Hier wird ein humanes Modelsystem beschrieben, das die Vorhersage von Abstoßungsreaktionen mittels Zellen aus Urinproben vor und nach Nierentransplantationen ermöglicht.
    • BK polyomavirus infection and nephropathy: the virus-immune system interplay. Babel N, Volk HD, Reinke P. Nat Rev Nephrol. 2011 May 24;7(7):399-406. doi: 10.1038/nrneph.2011.59 Ausführlicher Übersichtartikel, der die Herausforderungen von BK-Virusinfektionen nach Nierentransplantationen darlegt.
    • BKV, CMV, and EBV Interactions and their Effect on Graft Function One Year Post-Renal Transplantation: Results from a Large Multi-Centre Study. Blazquez-Navarro A, et al. EBioMedicine. 2018 Aug;34:113-121. doi: 10.1016/j.ebiom.2018.07.017 Resultate einer großen an mehreren Zentren durchgeführten klinischen Studie, die den Zusammenhang zwischen verschiedenen Virusinfektionen und der Nierenfunktion nach einer Transplantation beleuchtet.
    • The Role of Pre-existing Cross-Reactive Central Memory CD4 T-Cells in Vaccination With Previously Unseen Influenza Strains. Nienen M, et al. Front Immunol. 2019 Apr 4;10:593. doi: 10.3389/fimmu.2019.00593 Eine Analyse der zellulären und humoralen Immunantwort auf die Impfung mit einem neuen Influenzastamm. Die Kreuzreaktivität mit präexistierenden T-Gedächtniszellen wird als ein entscheidender Faktor für Impfungserfolg identifiziert.
    • The Identity Card of T Cells-Clinical Utility of T-cell Receptor Repertoire Analysis in Transplantation. Babel N, Stervbo U, Reinke P, Volk HD. Transplantation. 2019 Aug;103(8):1544-1555. doi: 10.1097/TP.0000000000002776 Ein Übersichtartikel über das Potential der Sequenzierung des T-Zell-Rezeptorrepertoires für das Monitoring von Transplantationspatienten.

    Liste von den bisher veröffentlichten Arbeiten zu COVID-19:

    • Stervbo U, Rahmann S, Roch T, Westhoff TH, Babel N. Epitope similarity cannot explain the pre-formed T cell immunity towards structural SARS-CoV-2 proteins. Science Rep 2020 Nov 4;10(1):18995; https://www.nature.com/articles/s41598-020-75
    • Anft M, Paniskaki K, Blazquez-Navarro A, Doevelaar AAN, Seibert FS et al. COVID-19-induced ARDS is associated with decreased frequency of activated memory/effector T cells expressing tissue migration molecule CD11a++. www.cell.com/molecular-therapy-family/molecular-therapy/fulltext/S1525-0016(20)30535-9
    • Zgoura P, Seibert FS, Waldecker C, Doevelaar A, et al. Psychological Responses to the Coronavirus Disease 2019 Pandemic in Renal Transplant Recipients. Transplant Proc. 2020 Sep 3:S0041-1345(20)32710-X. doi: 10.1016/j.transproceed.2020.08.043. Online ahead of print.
    • Westmeier J, Paniskaki K, Karaköse Z, Werner T, et al. Impaired Cytotoxic CD8+ T Cell Response in Elderly COVID-19 Patients.  mBio. 2020 Sep 18;11(5):e02243-20. doi: 10.1128/mBio.02243-20.
    • Thieme CJ, Anft M, Paniskaki K, Blazquez-Navarro A, et al. Robust T Cell Response Toward Spike, Membrane, and Nucleocapsid SARS-CoV-2 Proteins Is Not Associated with Recovery in Critical COVID-19 Patients.  Cell Rep Med. 2020 Sep 22;1(6):100092. doi: 10.1016/j.xcrm.2020.100092. Epub 2020 Aug 29.
    • Doevelaar AAN, Hölzer B, Seibert FS, Bauer F, et al. Lessons for the clinical nephrologist: recurrence of nephrotic syndrome induced by SARS-CoV-2.  J Nephrol. 2020 Sep 5:1-4. doi: 10.1007/s40620-020-00855-5. Online ahead of print.
    • Seidel M, Hölzer B, Appel H, Babel N, Westhoff TH; Impact of renal disease and comorbidities on mortality in hemodialysis patients with COVID-19: a multicenter experience from Germany.  COVID Dialysis Working Group. J Nephrol. 2020 Aug 17:1-4. doi: 10.1007/s40620-020-00828-8. Online ahead of print.
    • Babel N, Anft M, Blazquez-Navarro A, Doevelaar AAN, et al. Immune monitoring facilitates the clinical decision in multifocal COVID-19 of a pancreas-kidney transplant patient.  Am J Transplant. 2020 Aug 10:10.1111/ajt.16252. doi: 10.1111/ajt.16252. Online ahead of print.
    • Westhoff TH, Seibert FS, Bauer F, Stervbo U, Anft M, et al. Allograft infiltration and meningoencephalitis by SARS-CoV-2 in a pancreas-kidney transplant recipient. Am J Transplant. 2020 Jul 26. doi: 10.1111/ajt.16223. Online ahead of print.
  • Team

    Prof. Dr. Nina Babel
    AG-Leiterin
    E-Mail: 

    Dr. rer. nat. Toralf Roch
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    E-Mail: 

    Dr. rer. nat.  Arturo Blázquez Navarro
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    E-Mail: 

    Dipl.-Biochem. Patrizia Wehler
    MTLA
    E-Mail: 

    Sviatlana Kaliszczyk
    MTLA
    E-Mail: 

    Constantin Joachim Thieme
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    E-Mail: 

    Wera Pustlauk
    Wissenschaftliche Mitarbeiterin
    E-Mail: 

    Lema Safi
    Medizindoktorandin
    E-Mail: 

    Larissa Anthofer
    Masterstudentin
    E-Mail: 

    Kita Schmidt
    Masterstudentin
    E-Mail: 

    Ioanna Maria Dimitriou
    Masterstudentin
    E-Mail: 

    Isabel Neumann
    Bachelorstudentin
    E-Mail: 

    Zweite Arbeitsgruppe im Centrum für Translationale Medizin im Marien Hospital Herne der Ruhr-Universität Bochum:

    Sandra Dunn
    Sekretärin
    E-Mail: 

    Dr. rer. nat. Ulrik Stervbo
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    E-Mail: 

    Dr. rer. nat. Moritz Anft
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    E-Mail: 

    Dr. med. Adrian Atilla Nicolas Doevelaar
    Assistenzarzt
    E-Mail: 

    Julia Kurek
    MTLA
    E-Mail: 

    Jan Zapka
    MTLA
    E-Mail: 

    Sarah Skrzypczyk
    MTLA
    E-Mail: 

    Eva Kohut
    Study Nurse
    E-Mail: 

    Melanie Streichhahn
    Study Nurse
    E-Mail: 

    Krystallenia Paniskaki
    Assistenzärztin und Doktorandin
    E-Mail: e

  • Projekte

    e:Kid – Systemmedizinischer Ansatz für die Personalisierung der Immunsuppression nach der Nierentransplantation (Charité / Humboldt-Universität / Fraunhofer Institut / Epiontis GmbH / MicroDiscovery GmbH) (www.e-kidney.de)

    OsteoSys – Untersuchung der Volkserkrankung Osteoporose im Kontext von kardiovaskulären Komplikationen und chronischer Inflammation. (Charité / Ruhr-Universität Bochum / Uniklinikum Essen / Fraunhofer Institut / Beckman Coulter Life)

    NoChro – Früherkennung von Schmerzchronifizierung: Eine Analyseapplikation zur Integration sensorischer Profile und Biomarker (Charité / Ruhr-Universität Bochum / Medipan GmbH / MicroDiscovery GmbH / Fraunhofer Institut / Uniklinikum Schleswig-Holstein)

    mTDM-immun – Mobiles Therapeutisches Monitoring der Immunsuppression (Charité / Fraunhofer Institut / MicroDiscovery GmbH)

    SepsisDataNet.NRW EU – Entwicklung eines Sepsis-Bioassays und eines Decision-Support-Moduls zur Personalisierung der Behandlung von Sepsis-Patienten – zugeschnitten auf deren Immunstatus (Charité / Ruhr-Universität Bochum / Universität Witten / Uniklinikum Münster)

    MicModeI2T – Modulare Bildanalyseplattform zur Integration von mikroskopischen bildbasierten Daten aus Biopsien in mathematische Modelle von Interaktionen zwischen Immun- und Zielzellen (Charité / Ruhr-Universität Bochum / MH Hannover / TU München / Helmholtz München / BIOMAX Informatics AG)

    Entwicklung von peptidbasierten Immunoassays für die Vorhersage von Komplikationen in der Posttransplantationszeit (Charité / Humboldt-Universität / Fraunhofer Institut / Medipan GmbH / Biosynthan GmbH / PolyAnGmbH)

    Untersuchung der Rolle von IL-17 hinsichtlich verzögerter Transplantatfunktion und Alloimmunität bei Nierentransplantationsempfängern (Charité)

    Entwicklung von neuen Diagnose- und Monitoringtools für Infektionen sowie von neuen Verfahren für eine kosteneffiziente Diagnose (Charité / Université Pierre et Marie Curie, Paris / Hadassah University Hospital, Israel / Epiontis GmbH)

    Analyse von Interaktionen zwischen Viren und Immunsystem (Charité / MPI / Humboldt-Universität)

    Evaluation des therapeutischen Potenzials regulatorischer T-Zellen beim humanen und murinen Lupus (Charité / Uniklinikum Schleswig-Holstein)

    Suppression unerwünschter Immunreaktionen (Charité / Uniklinikum Schleswig-Holstein)

    Erforschung der immunmodulatorischen Effekte von Erythropoetin (Charité)

    Untersuchung zu den Auswirkungen von der Umstellung auf Tacrolimus auf die zelluläre Immunität (Charité / Ruhr-Universität Bochum)

    Charakterisierung der Epstein-Barr-Virus-spezifischen T-Zellimmunantwort unter unterschiedlichen immunsuppressiven Bedingungen (Charité / Ruhr-Universität Bochum)

    Bestimmung der Effekte von cytomegalievirus-spezifischen Antikörpern auf die zelluläre Immunantwort gegen das Cytomegalievirus sowie gegen das Transplantat (Charité / Ruhr-Universität Bochum)

    Charakterisierung der HBV-spezifischen zellulären und humoralen Immunität bei Patienten mit chronischem Nierenversagen (Charité / Ruhr-Universität Bochum)

    Nachstehend beschreiben wir eine Auswahl unserer Forschung zur COVID-19-Pandemie:

    • Identifizierung von immun-dominanten Epitopen des SARS-CoV-2-Virus
    • Sequenzierung des Lymphozytenrezeptorrepertoires (TCR und BCR) zur Vorhersage des antiviralen Schutzes SARS-CoV-2-exponierter und nichtexponierter Individuen
    • Quantifizierung der SARS-CoV-2-spezifischen zellulären und humoralen Immunität sowie deren Funktionalität in Transplantatpopulationen und anderen Patienten unter Immunsuppression
    • Identifizierung von prognostischen Immunbiomarkern für die Vorhersage von akutem Atemnotsyndrom bei COVID-19
    • Untersuchung vom COVID-19-assoziierten Mechanismus der thrombotischen Mikroangiopathie
    • Nachweis von SARS-CoV-2-spezifischen B-Gedächtniszellen zur Definition der langfristigen COVID-19-Immunität
    • Charakterisierung des klinischen Ausgangs und des Immunsystems von COVID-19-Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion
    • Immunmonitoring von COVID-19-Patienten, die mit Remdesivir behandelt wurden
    • Erstellung und Validierung von Tests zur Routinediagnose der SARS-CoV-2-reaktiven T-Zell-Immunität in COVID-19
    • Etablierung eines In-vitro-Modellsystems zur Untersuchung der Immunogenität der in menschlichen Zelllinien exprimierten SARS-CoV-2-Proteine
    • Etablierung eines Immunmonitoringtools von Nasopharynxabstrichen durch epigenetische Zellzählung
    • Analyse der Wirkung von Immunsuppressiva auf den SARS-CoV-2-Lebenszyklus
  • Methoden
    • Multiparameter Durchflusszytometrieanalyse
    • T-und B-Zell Rezeptor Sequenzierung mittels Next-Generation-Sequencing
    • Detektion virusspezifischer Immunzellen
    • Virusspezifische qPCR aus Blut und Serum zur Bestimmung der Viruslast
    • mRNA Transfektion für mechanistische Studien
    • Kultivierung von primären Immunzellen, Zellen aus dem Urin und glatten Muskelzellen, die aus atherosklerotischem Gewebe isoliert wurden
    • Zytokineexpressionanalysen mittels Multiplex assay
    • Auswertung von großen klinischen Studien
    • Verwertung und Translation der Forschungsergebnisse in die Routinediagnostik und -Therapie
  • Ausbildung / Lehre

    Die Ausbildung von forschenden Medizinern (einschl. Clinician Scientists) und deren Integration in die wissenschaftliche Community ist ein Hauptanliegen unserer Arbeitsgruppe.

    Wir sind außerdem sehr engagiert in der Ausbildung von Naturwissenschaftlern, die translational tätig werden wollen und vergeben Bachelor-, Master- und naturwissenschaftliche Doktorarbeiten.

  • Funding / Kooperationen

    Nationale Partner

    • Medizinische  Klinik I - Allgemeine Innere, Nephrologie, Gastroenterologie, Pneumologie. Marien Hospital Herne - Universitätsklinikum der Ruhr-Universität Bochum. Prof. Dr. T. Westhoff, Dr. F. Bauer.
    • Rheumazentrum Ruhrgebiet. Prof. Dr. Braun, Dr. X. Baraliakos.
    • Knappschaftskrankenhaus Bochum. Ruhr-Universität Bochum. Prof. Dr. R. Viebahn.
    • Proteomcenter. Ruhr-Universität Bochum. Prof. Dr. K. Marcus, Dr. C. May.
    • Institut für Bioinformatik. Universitätsklinikum Essen. Prof. Dr. S. Rahmann.
    • Institut für Virologie. Ruhr-Universität Bochum. Prof. Dr. M. Tenbusch.
    • Fraunhofer Institut für Angewandte Informationstechnik FIT. Prof. Dr. H. Mathis, Dr. A. Linnemann.
    • Hämatologisch-Onkologisches Kompetenzzentrum DIAKO. Bremen. Prof. Dr. R. Trappe.
    • Klinik für Allgemein-, Viszeral-, und Transplantationschirurgie. Charité, Berlin. PD Dr. A. Pascher. 
    • Institut für Medizinische Immunologie. Charité, Campus Virchow, Berlin. Prof. Dr. H.-D. Volk, Prof. Dr. B. Sawitzki.
    • Klinik für Nephrologie. Charité, Berlin. Prof. Dr. P. Reinke, Dr. L. Liefeldt.
    • Klinik für Gastroenterologie. Charité, Berlin. Prof. Dr. B. Siegmund, Prof. Dr. D. Baumgart.
    • Klinik für Rheumatologie. Charité, Campus Mitte. Dr. T. Alexander, Dr. J. Hummrich.
    • Klinik für Hämatologie. Charité, Campus Virchow. Prof. Dr. R. Arnold, PD Dr. I. Na.
    • Klinik für Transfusionsmedizin. Charité, Campus Virchow. Dr. C. Schönemann, Dr. N. Lachmann.
    • Klinik für Dermatologie. Charité, Campus Mitte. Dr. C. Ulrich, Dr. R. Sabat, Dr. K. Wolk.  
    • Berliner Center für Regenerative Therapien. Charité, Campus Virchow. Prof. Dr. A. Thiel, Prof. Dr. G. Duda.
    • Institut für Med. Genetik. Charité. Prof. Dr. S. Mundlos, Prof. Dr. N. Robinson. 
    • Institut für Theoretische Biologie. Humboldt-Universität zu Berlin. Dr. M. Or-Guil. 
    • Max-Planck Institut für Molekulare Genetik. Dr. B. Timmermann.
    • Deutsches Rheumaforschungzentrum. Dr. C. Romagnani, Prof. Dr. A. Scheffold.
    • Fraunhofer Institut für Zelltherapie. Dr. H. Seitz, Dr. C. Schröder, Dr. O. Gros. 
    • Epiontis GmbH. Dr. S. Olek, Dr. U. Baron. 
    • Generic Assays GmbH. Dr. D. Roggenbuck. 
    • Miltenyi GmbH. Dr. S. Wild.
    • Beckman Coulter GmbH. Dr. M. Kaymer, Dr. R. Gödde 

    Internationale Partner

    • Experimental Hematology. Cleveland Clinic, Ohio, USA. Prof. J. Maciejewski.
    • Department of Immunology. Brighton and Sussex Medical School, GB. Prof. Dr. F. Kern.
    • Department of Pediatrics and Immunology. Baylor College of Medicine; TX, USA. Prof. Dr. C. Rooney.
    • Med. Clinic for Nephrology. Prague University. Prof. Dr. O. Viclicky. 
    • Department of Immunology. Université Pierre et Marie Curie, Paris. Prof. Dr. G. Gorochov. 
    • Department of Mathematics. Bar-Ilan University, Tel Aviv, Israel. Prof. Dr. Y Louzoun. 
    • Department of Bioinformatics. Centre National de la Recherche Scientifique. Prof. Dr. T. Morra. 
    • Institute and Clinic of Immunology; Academy of Science, Novosibirsk, Russland. Dr. E. Gavrilova, Prof. Dr. V. Kozlov
    • Department of Immunology. University Milano. Prof. Dr. J. Geginat.
    • Center for Genomic Regulation, Barcelona. Dr. J. Hecht  
  • Links zu unseren Webseiten

    www.e-kidney.de

    www.marienhospital-herne.de/TranslationaleMedizin