Erforschung der Pflanzenbiome: Fortschritte in Genomik, Biotechnologie und Nachhaltigkeit
Goals :
Im Rahmen des aspBIOmics-Projekts streben wir die folgenden Meilensteine an:
- Entwicklung einer sensitiven und spezifischen nucleinsäurebasierten Nachweismethode
- Entwicklung einer sensitiven und spezifischen antigenbasierten Nachweismethode
- Diskriminierende Rolle von Antigenen / Antikörpern während der IA-Infektion
- Identifizierung von Zytokinen und Chemokinen, die mit der Entwicklung von IA korreliert sind
- Reaktionen der zellulären Immunantwort auf die Ursachen der IA-Infektion
- Entwicklung von Methoden zum Nachweis relevanter Biomarker der IA
- Molekulare Verständnisses der Resistenz gegenüber Antimykotika, die zur Behandlung von IA eingesetzt werden
- Fitness resistenter Stämme in vivo
- Entwicklung einer Methode zur Überwachung resistenter Stämme
- Definition von SNPs, die mit IA in Verbindung stehen
- Funktionelle Relevanz ausgewählter SNPs
- Assoziation von SNPs, die genetisch und funktionell relevant für IA sind
- Sammlung und Pflege klinischer Proben von hämatologischen Patienten
- Sammlung von Patienten-, klinischen und mykologischen Daten nach den EORTC / MSG-Diagnosekriterien
- Globale Entwicklung neuer diagnostischer Methoden für IA
Das Konsortium aspBIOmics hat das Ziel, neue Biomarker für ein effektives Management der invasiven Aspergillose (IA) zu identifizieren und zu charakterisieren. Zu diesem Zweck konzentriert sich aspBIOmics auf einen neuen, ergänzenden Ansatz; wir werden die Relevanz von sowohl pathogen- als auch wirtsspezifischen (Patienten-) Parametern analysieren. Ein solches erweitertes Wissen über IA wird zu einem besseren Ausgang dieser verheerenden Krankheit führen.
Die im Rahmen von aspBIOmics generierten Daten werden systematische Analysen der vollständigen Pathophysiologie der IA ermöglichen, einschließlich Diagnose, Resistenz gegenüber Antimykotika sowie genetische Suszeptibilität gegenüber IA. Darüber hinaus werden wir kommerzielle Tests für eine verbesserte Diagnose der IA entwickeln.
Das Konsortium aspBIOmics besteht aus 5 verschiedenen Arbeitspaketen (WP). WP1 basiert auf der Analyse von Biomarkern von A. fumigatus (RNA-, DNA- und Proteomanalysen in klinischen Proben), während WP2 sich auf die Analyse von Markern konzentriert, die mit der Immunantwort der Patienten verbunden sind (Multiplex-ELISA-Tests, Transkriptomanalysen von Immunzellen ex vivo). In WP4 werden wir genetisch-epidemiologische Analysen von Risikomarkern für IA durchführen (Arrays, funktionelle Analysen). In WP5 haben wir das Probenarchiv, das Datenarchiv, das Datenmanagement sowie die Entwicklung kommerzieller Tests integriert.
Identifizierung und Charakterisierung neuer Biomarker für das effektive Management der invasiven Aspergillose (IA) im Rahmen des Konsortiums aspBIOmics
Hauptschwerpunkte:
Pflanzen-Genomik:
- Sequenzierung und Analyse von Pflanzengenomen
- Verständnis genetischer Variationen und ihrer Implikationen
Mikrobiom-Studien:
- Untersuchung der Pflanzen-Mikroben-Interaktionen
- Auswirkungen von Mikrobiomen auf die Pflanzen-Gesundheit und -Wachstum
Umweltinteraktionen:
- Untersuchung der Reaktionen von Pflanzen auf Umweltveränderungen
- Auswirkungen des Klimawandels auf Pflanzenbiome
Biotechnologische Anwendungen:
- Gentechnische Veränderung für verbesserte Pflanzeneigenschaften
- Entwicklung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken
Meetings
Das erste Treffen von aspBIOmics fand am 31. Mai 2011 in Frankfurt, Deutschland, statt. Alle Partner des Konsortiums waren an diesem Treffen anwesend. Die Partner stimmten zu, alle 5 Arbeitspakete zu initiieren. Solches erweitertes Wissen über IA wird zu einem besseren Ausgang dieser verheerenden Krankheit führen.
Forschungsinitiativen
Genomkartierungsprojekte:
- Umfassende Kartierung wichtiger Agrarpflanzen
- Identifizierung von Genen, die für Krankheitsresistenz und Ertrag verantwortlich sind
Mikrobiom-Engineering:
- Entwicklung von Probiotika für Pflanzen
- Verbesserung der Pflanzenimmunität durch Mikrobiom-Manipulation
Klimaanpassungsstudien:
- Forschung zur Resilienz von Pflanzen gegenüber extremen Wetterbedingungen
- Züchtung von Pflanzen für bessere Klimaanpassungsfähigkeit
Nachhaltige Landwirtschaft:
- Innovationen in Bio-Düngemitteln und Bio-Pestiziden
- Förderung umweltfreundlicher Anbaumethoden
Invasive Aspergillose
Die invasive Aspergillose (IA) ist die häufigste Ursache für infektionsbedingte Mortalität bei Patienten, die wegen hämatologischer Malignome behandelt werden, und eine aufkommende Krankheit bei Empfängern von soliden Organtransplantaten, Intensivpatienten sowie bei denen, die neuartige immunmodulatorische Therapien erhalten. Obwohl IA als eine seltene Krankheit wahrgenommen werden mag, gibt es mit jährlich 10.000 Fällen in Europa zunehmende Hinweise darauf, dass diese Infektion ein breiteres Spektrum von Patientengruppen betrifft (Lerventakos et al., 2010, Clin Infect Dis 50: 405).
Aspergillus fumigatus ist die am häufigsten isolierte Art bei IA-Fällen und steht im Fokus unserer Forschung, obwohl wir glauben, dass die beabsichtigten Ergebnisse als Paradigma für das Management von IA aufgrund weniger häufiger Arten wie A. flavus und dem aufkommenden A. terreus dienen werden.
Aufgrund der häufigen Notwendigkeit, Verdachtsfälle zu behandeln, ist IA die teuerste opportunistische Infektion bei immungeschwächten Patienten. Die jährlichen Kosten für die Behandlung von Pilzinfektionen in Europa betragen etwa 200 Millionen Euro. Krankenhausaufenthalte, die mit IA kompliziert sind, verursachen zusätzliche Kosten von 75.000 Euro pro Patient im Vergleich zu nicht infizierten Patienten, was die sozioökonomische Relevanz von IA unterstreicht (Dasbach et al., 2000, Clin Infect Dis 31: 1524, White et al., 2010, J Clin Microbiol 48: 1231).
Pulmonale Beteiligung war bei 97% der Patienten mit Aspergillus-Infektionen vorhanden, und die Infektion war in 25% der Fälle weit auf verschiedene Organe ausgebreitet. Die Inzidenz bei Stammzelltransplantationspatienten lag zwischen 5 und 20%, mit einer höheren Häufigkeit bei Patienten, die unter einer Graft-versus-Host-Krankheit (GVHD) litten; die Mortalitätsraten reichen von 68 bis 100% (Marr, 2010, Curr Opin Oncol 22: 138).