AG Babel: Virale Immunität und Immunmonitoring

Forschungsprofil/-bereich

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.

Aktuelle Forschungsprojekte

Einzelprojekte

 

  • Einfluss von doppelt-negativen regulatorischen T-Lymphozyten auf die funktionelle Aktivität Antigen-spezifischer Effektor T-Zellen
  • Monitoring, Charakterisierung und Isolierung allo-spezifischer und virus-spezifischer regulatorischer und Effektor-T-Zellen bei Patienten nach einer Nierentransplantation
  • Etablierung neuer Assays zur Analyse von allo-spezifischen Effektor T-Zellen sowie Herstellung von allo-spezifischen regulatorischen T-Zellen
  • Untersuchung von zellulären und molekularen Mechanismen der allo-spezifischen Immunantwort bei Patienten nach einer Nierentransplantation
  • Effekt von Virus-spezifischen und regulatorischen T-Lymphozyten auf die Entwicklung einer chronischen Virusinfektion (Polyoma, CMV) bei nierentransplantierten Patienten
  • Generierung und Charakterisierung BKV-spezifischer T-Zellen zur Diagnostik und Therapie von Polyomavirus-Reaktivierungen bei nierentransplantierten Patienten
  • Zelluläres Immunmonitoring mittels molekular-genetischer Analyse von T- Zell-Rezeptor-Repertoire
  • Einfluss der immunsuppressiven Therapie auf die Entstehung der humoralen und zellulären HBV-spezifischen Immunität: Untersuchung einzelner Zellpopulationen
  • Evaluierung Influenza-spezifischer Immunität in Abhängigkeit vom Alterungsprozess
  • Rolle von inflammatorischen und protektiven Immunantworten für die Entwicklung von Delayed Graft Function
  • Phänotypische und funktionelle Charakterisierung von TCR-Repertoire bei Patienten mit Lupus erythematodes
  • Etablierung von in-vitro Assays zur Analyse und Charakterisierung von pro-inflammatorischen und regulatorischen Effekten auf renale Zellen

Verbundprojekte

  • e:Kid - Systems medicine approach to personalized immunosuppressive treatment at early stage after Kidney Transplantation (Charité/ Humboldt-Universität/ Fraunhofer Institut/ Epiontis GmbH/ MicroDiscovery GmbH) (www.e-kidney.de)
  • mTDM-immun: mobile therapeutic Drug Monitoring of  immunosuppression (Charité/ Fraunhofer Institut/ MicroDiscovery)
  • The role of IL-17 in delayed graft function and alloimmunity in patients after kidney transplantation (Charité/ Ruhr-Universität Bochum)
  • Active polyomavirus infection in renal allograft patients; multi-center study (deutschlandweit)
  • Cellular Immune Monitoring by molecular-genetic analysis of T-cell receptor repertoire in kidney transplant patients (Charité/ MPI)
  • Evaluation of the therapeutic potential of regulatory T cells in human and murine Lupus (SFB 650)
  • Protective Immunity in Ageing (Charité/ Deutsches Rheumaforschungszentrum/ Humboldt-Universität/ Generic Assays GmbH/ Epiontis GmbH)
  • Analysis of virus – immune system interaction (Charité/ MPI/ Humboldt-Universität)
  • Development of peptide-based immunoassay for   prediction of post-transplant complications
  • (Charité/ Humboldt-Universität/ Fraunhoffer Institut/ Medipan GmbH/ BiosynthanGmbH/ PolyAnGmbH)

Kooperationen

Nationale Partner

  • Med. Klinik I, Marien Hospital Herne: Prof. Dr. T. Westhoff, Dr. F. Bauer
  • Rheumazentrum Herne: Prof. Dr. Braun, PD 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, PD Dr. P. Nickel, 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, University Prag: 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: Prof. Dr. V. Kozlov, Dr. E. Gavrilova
  • Department of Immunology, University Milano: Prof. Dr. J. Geginat
  • Center for Genomic Regulation, Barcelona: Dr. J. Hecht

Team

Dr. Arturo Blázquez Navarro
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
E-Mail: arturo.blázquez-navarro@charite.de

Annemarie Müskes
Med.-Doktorandin
E-Mail: annemarie.mueskes@charite.de

Dr. Ulrik Stervbo-Kristensen
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
E-Mail: ulrik.stervbo-kristensen@charite.de

Dr. Toralf Roch
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
E-Mail: toralf.roch@charite.de

Constantin Thieme
Med.-Doktorand
E-Mail: constantin.thieme@charite.de

Wera Pustlauk
Doktorandin
E-Mail: wera.pustlauk@charite.de

Patrizia Wehler
MTA
E-Mail: patrizia.wehler@charite.de

Zweite Arbeitsgruppe im Centrum für Translationale Medizin im Marien Hospital Herne of the Ruhr University Bochum.