Forschung und weitere Aktivitäten zu COVID-19 und SARS-CoV-2

Immer mehr zeigt sich: Das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 führt häufig zu Entzündungen im Körper, die wiederum zu den beobachteten Schäden an der Lunge aber auch an anderen Organen bei oder nach einer COVID-19-Erkrankung führen. Daher ist es selbstverständlich, dass sich viele PMI-Mitglieder, ausgewiesene Entzündungs-Expertinnen und Experten, auch aktiv an der Bewältigung der Corona-Pandemie und ihren Folgen beteiligen. So führen sie beispielsweise eine Studie zu möglichen Langzeitfolgen von COVID-19 durch, analysieren die Ausbreitung der Infektionen, sie beteiligen sich intensiv an der Analyse der Virus- und Wirtgenome und suchen nach möglichen Therapiezielen.  Darüber hinaus sind einige Mitglieder in Forschungskonsortien aktiv oder beraten Politiker*innen in Bezug auf die Auswirkungen des Coronavirus.

Die hier aufgeführten Projekte können nur einen Ausschnitt der Arbeit abbilden.

Forschungsprojekte

Immunologisches Alter und T-Zell-Gedächtnis als Risikofaktor für schweren COVID-19-Verlauf?

Immunologisches Alter und T-Zell-Gedächtnis als Risikofaktor für schweren COVID-19-Verlauf?

Viele Menschen hatten bereits vor Auftreten des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 Kontakt zu anderen Coronaviren, etwa als Auslöser von Erkältungskrankheiten. Kann dieser Kontakt und das daraus resultierende T-Zell-Gedächtnis das Immunsystem widerstandsfähiger auch gegen SARS-CoV-2 machen? Dem sind Clustermitglieder aus Kiel gemeinsam mit Forschenden aus Köln nachgegangen. Sie konnten in der Tat zeigen, dass Menschen, die noch keine Infektion mit SARS-CoV-2 durchgemacht haben, T-Gedächtniszellen aufweisen, die auch SARS-CoV-2 spezifisch erkennen können. Doch diese sind nicht primär durch den Kontakt mit Erkältungsviren entstanden. Zudem ist die Qualität der Immunreaktion auf das neuartige Coronavirus durch diese Gedächtniszellen offenbar nicht dazu geeignet die Infektion abzuwehren. Im Gegenteil, bei Menschen mit einem höheren Immunologischen Alter, also mit mehr T-Gedächtniszellen, könnte das sogar zu einem schwereren COVID-19-Verlauf führen. Die Arbeit liegt derzeit als pre-print vor.

Beteiligte und Kooperationen:

An der Arbeit wahren mehrere Clustermitglieder vom Institut für Immunologie und dem Institut für klinische Molekularbiologie (IKMB) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, um Prof. Petra Bacher (Erstautorin), SH-Chair Nachwuchsgruppenleiterin „Intestinale Immunregulation“, und Prof. Alexander Scheffold (Seniorautor), Direktor des Instituts für Immunologie, CAU & UKSH, beteiligt. Die Arbeit entstand in Kooperation mit den Arbeitsgruppen von Oliver Cornely und Philipp Köhler am Universitätsklinikum Köln und Maria Vehreschild am Universitätsklinikum Frankfurt sowie den Arbeitsgruppen von Andre Franke und Philipp Rosenstiel am Institut für Klinische Molekularbiologie der CAU & UKSH.

Weiterführende Informationen:

Erstbeschreibung: Diabetes nach einer COVID-19-Erkrankung

Erstbeschreibung: Diabetes nach einer COVID-19-Erkrankung

Das SARS-CoV-2 Virus kann auch in die so genannten Betazellen in der Bauchspeicheldrüse eindringen und diese schädigen, wie ein Forschungsteam unter Beteiligung des Exzellenzclusters „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ nun erstmalig beobachtete. Diese Zellen sind dafür zuständig, das für einen gesunden Stoffwechsel nötige Insulin zu produzieren. Die Erstbeschreibung eines Insulinmangel-Diabetes nach einer COVID-19-Erkrankungen hat Professor Matthias Laudes, Schleswig-Holstein Excellence-Chair für Endokrinologie, Diabetologie und klinische Ernährung an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), und sein Forschungsteam der Klinik für Innere Medizin I des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, gemeinsam mit Forschenden aus München und Dresden in Nature Metabolism publiziert.

Beteiligte und Kooperationen:
Erstautoren: Dr. Tim Hollstein, Klinik für Innere Medizin I, UKSH, Campus Kiel, und Prof. Dominik M. Schulte, SH-Chair Nachwuchsgruppenleiter, CAU. Seniorautor: Prof. Matthias Laudes, SH-Chair für Endokrinologie, Diabetologie und klinische Ernährung, CAU. Die Arbeit entstand in Kooperation mit Prof. Stefan Bornstein vom Universitätsklinikum Dresden und Prof. Anette-Gabriele Ziegler vom HelmholtzZentrum München.

Originalpublikation und weiterführende Informationen:

  • Tim Hollstein* Dominik M. Schulte*, Juliane Schulz, Andreas Glück, Anette G. Ziegler, Ezio Bonifacio, Mareike Wendorff, Andre Franke, Stefan Schreiber, Stefan R. Bornstein und Matthias Laudes: Autoantibody-negative Insulin-dependent Diabetes Mellitus after SARS-CoV-2 infection: a case report. Nat Metab (2020). DOI: 10.1038/s42255-020-00281-8  *diese Autoren trugen in gleichem Maße zur Publikation bei.
  •  
  • Pressemitteilung: Diabetes als Folge von COVID-19
COVIDOM: Populationsrepräsentative COVID-19-Folgeerkrankungsstudie

COVIDOM: Populationsrepräsentative COVID-19-Folgeerkrankungsstudie

COVID-19 betrifft zwar meist die Atemwege oder die Lunge, wirkt sich jedoch bereits im Akutstadium auch auf viele weitere Organsysteme aus. Angesichts der Schwere, mit der die Organe zum Teil angegriffen werden, ist davon auszugehen, dass es auch zu langfristigen Schäden in diesen Organen kommen kann. Diese Folgen möchte ein klinisches Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Universität zu Lübeck (UzL) und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) unter Leitung von Cluster-Sprecher Prof. Stefan Schreiber in einer neuen Studie an schleswig-holsteinischen Sars-COV-2-Infizierten untersuchen.

Beteiligte und Kooperationen:
COVIDOM wird am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) sowie an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Universität zu Lübeck durchgeführt. Federführend ist das UKSH. Leiter der Studie ist Prof. Stefan Schreiber, Direktor der Klinik für Innere Medizin I am UKSH, Campus Kiel, und Direktor des Instituts für klinische Molekularbiologie (IKMB), CAU und UKSH.

Weiterführende Informationen:

ELISA-Studie: Lübecker Längsschnittuntersuchung zu Infektionen mit SARS-CoV-2

ELISA-Studie: Lübecker Längsschnittuntersuchung zu Infektionen mit SARS-CoV-2

Die groß angelegte Studie „ELISA“ gibt Aufschluss über die tatsächliche Ausbreitung des neuartigen Corona-Virus. Insbesondere wird untersucht, inwieweit sich Eindämmungsmaßnahmen und deren Lockerung auf die weitere Verbreitung von SARS-CoV-2 auswirken. Zu den wichtigsten Maßnahmen zählen die Ergebung von Gesundheitsdaten und die Testung auf aktive und durchlebte SARS-CoV-2-Infektion in ausgewählten Gruppen.

Beteiligte und Kooperationen:

Die Studie ist eine Kooperation zwischen der Universität zu Lübeck, dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein  im Rahmen der COVID-19 Research Initiative Schleswig-Holstein sowie dem Gesundheitsamt Lübeck.

Die wissenschaftlichen Leiter*innen sind Prof. Christine Klein (PMI-Mitglied), Prof. Alexander Katalinic, Prof. Jan Rupp (PMI-Mitglied).
An der Studie sind Wissenschaftler*innen der Universitäten Lübeck und Kiel, des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein und des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum beteiligt.

Mehr Informationen:

ELISA Studienwebsite mit Zwischenergebnissen

COVit – Verbesserung des Ernährungsstatus bezüglich Nicotinamid (Vitamin B3) und Verlauf der COVID-19-Erkrankung

COVit – Verbesserung des Ernährungsstatus bezüglich Nicotinamid (Vitamin B3) und Verlauf der COVID-19-Erkrankung

Aufgrund der Literatur erscheint es wahrscheinlich, dass eine Nahrungsergänzung mit Nicotinamid (einer Form von Vitamin B3) die Behandlung von COVID-19 unterstützen kann. In der COVit-Studie nehmen zwei Gruppen von 650 Patienten zu einem frühen Zeitpunkt ihrer COVID-19-Erkrankung täglich für 4 Wochen entweder 1.000 mg/Tag Vitamin B3 oder (in der Kontrollgruppe) 245 mg Kieselerde ein. Die Studie untersucht, ob in der Vitamin-B3-Gruppe seltener schwere Krankheitsverläufe auftreten. Die Patienten registrieren sich online und werden telefonisch betreut, damit auch Patienten in häuslicher Quarantäne teilnehmen können. Neben dem Erstgespräch und Kontrollanrufen nach 2 und 4 Wochen wird nach 6 Wochen und 6 Monaten der weitere Krankheitsverlauf erfragt. Patienten des UKSH in Kiel können zudem Bioproben (Serum und Stuhl) für molekulare Analysen abgeben. Die Studie soll zeigen, ob eine Nahrungsergänzung mit Vitamin B3 den Krankheitsverlauf von COVID-19 abmildern kann.

Beteiligte und Kooperationen:

Die COVit-Studie wird von dem PMI-Sprecher Prof. Stefan Schreiber und Prof. Matthias Laudes geleitet und von der Klinik für Innere Medizin I des UKSH (Campus Kiel) zusammen mit dem Kompetenznetz Darmerkrankungen e.V. und dem Institut für Epidemiologie der CAU (Prof. Wolfgang Lieb) durchgeführt.

Weiterführende Informationen:

Genetische Assoziationsstudie zu Risikogenen für schweren Verlauf bei COVID-19

Genetische Assoziationsstudie zu Risikogenen für schweren Verlauf bei COVID-19

Warum erkranken manche Menschen schwer an Covid-19, während andere kaum Symptome zeigen? Wissenschaftler*innen des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH) und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben in Zusammenarbeit mit einer Arbeitsgruppe aus Norwegen in der weltweit ersten großangelegten genetischen Studie Genvarianten gefunden, die den Verlauf der Krankheit deutlich beeinflussen – eine davon betrifft das Gen für die Blutgruppeneigenschaft. Die Arbeit wurde im New England Journal of Medicine publiziert und hat weltweit große mediale Aufmerksamkeit bekommen.

Beteiligte und Kooperationen:

Im Cluster waren Prof. Andre Franke (Seniorautor), Direktor am Institut für klinische Molekularbiologie (IKMB) der CAU und des UKSH, Dr. Frauke Degenhardt (Erstautorin) und Prof. David Ellinghaus (Erstautor), ebenfalls vom IKMB, beteiligt. Prof. Andre Franke hat die Forschungsarbeit gemeinsam mit dem norwegischen Internisten Prof. Tom Karlsen geleitet.

Originalpublikation und weiterführende Informationen:

David Ellinghaus & Frauke Degenhardt et al.: Genomewide Association Study of Severe Covid-19 with Respiratory Failure. NEJM (2020). DOI: 10.1056/NEJMoa2020283

COVID-19: Weltweit erste große genetische Studie zu Risikogenen (Pressemitteilung zur Studie)

Molekulargenetische Epidemiologie von SARS-CoV-2

Molekulargenetische Epidemiologie von SARS-CoV-2

Einer Gruppe internationaler Forschender aus der Genetik und Archäologie aus Kiel und Cambridge unter Beteiligung des PMI-Mitglieds Dr. Michael Forster ist es durch Anwendung phylogenetischer Netzwerkanalysen gelungen, den Ursprung und die Verbreitung des neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) nachzuvollziehen. Die in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass sich in der ersten Phase des Ausbruchs in Europa und Amerika überwiegend andere SARS-CoV-2-Typen (A, C) verbreitet hatten als der damals in Wuhan vorherrschende Typ B. Die Klassifizierung der Virustypen in A und B wird nach unabhängiger Validierung durch die Arbeitsgruppe um Andrew Rambaut (Edinburgh) mittlerweile auch in der offiziellen Datenbank GISAID verwendet

Beteiligte und Kooperationen:

Wissenschaftler*innen um Clustermitglied Dr. Michael Forster, Institut für Klinische Molekularbiologie (IKMB) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, und das Team von Dr. Peter Forster vom McDonald Institute for Archaeological Research an der Universität Cambridge.

Originalpublikation:

Peter Forster, Lucy Forster, Colin Renfrew, Michael Forster (2020): Phylogenetic network analysis of SARS-CoV-2 genomes. Proceedings of the National Academy of Sciences First published 08.04.2020
  DOI: 10.1073/pnas.2004999117

Den genetischen Ursprüngen des Coronavirus auf der Spur (Pressemitteilung zur Publikation)

Identifizierung von möglichen Arzneistoffen gegen Coronavirus-Infektionen durch Anwendung eines Pharmakovigilanz-Analyse-Tools

Identifizierung von möglichen Arzneistoffen gegen Coronavirus-Infektionen durch Anwendung eines Pharmakovigilanz-Analyse-Tools

Pharmakovigilanzdaten werden in erster Linie dazu verwendet, unerwünschte Arzneimittelwirkungen zu identifizieren. Die Suche nach Assoziationen von Arzneimitteln und unerwünschten Ereignissen, die seltener als erwartet auftreten, liefert jedoch Hypothesen für eine Arzneimittelneuverwendung, d.h. ein bekanntes Arzneimittel könnte für eine neue Indikation wie die Coronavirus-Krankheit (COVID-19) therapeutisch vorteilhaft sein. Arzneimittel, die mit viralen Atemwegsinfektionen und/oder Influenza assoziiert sind, wurden mit Hilfe des Pharmakovigilanz-Tools OpenVigil2.1-MedDRA17 aus den US-Pharmakovigilanzdaten von FAERS extrahiert, auf solche signifikanten inversen Assoziationen gefiltert, auf Plausibilität geprüft und nach ihren anatomisch-therapeutisch-chemischen (ATC) Klassifikationen gruppiert.

Beteiligte und Kooperationen:

Böhm R, Bulin C, Waetzig V, Herdegen T, Cascorbi I, Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie, Medizinische Fakultät der CAU
Klein HJ, Institut für Informatik, Technische Fakultät der CAU

Originalpublikation:

eingereicht

Lipidstoffwechsel-Intervention als wirtsgerichtetes Therapeutikum bei Coronavirus-Infektionen

Lipidstoffwechsel-Intervention als wirtsgerichtetes Therapeutikum bei Coronavirus-Infektionen

Die Forschenden haben das Ziel, die Vermehrung von Coronaviren durch Eingriff in die biochemischen Abläufe der Wirtszellen zu blockieren. Dazu konnten sie nachweisen, dass Inhibitoren des Enzyms Phospholipase A2α die Vermehrung von Coronaviren deutlich verringern, indem sie die Ausbildung der replikativen Zellorganellen stören.

Beteiligte und Kooperation:

PD Dominik Schwudke, Bioanalytische Chemie, Forschungszentrum Borstel
Kooperation mit Prof. John Ziebuhr, Medical Virology, Universität Gießen, und Dr. Christin Müller (DZIF - Kooperation)

Originalpublikation:

Müller C, Hardt M, Schwudke D, Neuman BW, Pleschka S, Ziebuhr J.: Inhibition of Cytosolic Phospholipase A2α Impairs an Early Step of Coronavirus Replication in Cell Culture. J. of Virol. 2018 Jan 30;92(4):e01463-17. DOI: 10.1128/JVI.01463-17.

Relevanz von alterungsbezogenen zellulären Veränderungen als Schlüsselfaktoren für den Schweregrad von COVID-19

In diesem Projekt werden Stoffwechsel-Computer-Modelle von virusinfizierten Zellen erstellt, um zu ermitteln, welche zellulären Veränderungen der Alterungen den Zusammenhang zwischen Alter und dem Schweregrad von COVID-19 bestimmen. Unter Nutzung von Sequenzierdaten einzelner Zellen konnten die Forschenden zeigen, dass die Zellen älterer Patienten weniger gut in der Lage sind Viren zu produzieren. Aufbauend darauf haben sie die Hypothese entwickelt, dass SARS-CoV-2 diese Limitierung in der Fähigkeit der viralen Replikation im Alter dadurch entgegenwirkt, dass bestimmte Immunzellen rekrutiert werden, die zelluläre Programme aktivieren, die die virale Replikation begünstigen, dadurch aber starke Schädigungen am Lungengewebe verursachen. Darauf aufbauend will das Forschungsteam in diesem Projekt Computermodelle von infizierten Zellen nutzen, um spezifische Enzyme zu identifizieren, die für die virale Replikation von hoher Bedeutung sind und deren Inhibition einen Ansatzpunkt für neue Behandlungsansätze insbesondere für schwere Verläufe von COVID-19 bieten.

Beteiligte und Kooperationen:

Prof. Christoph Kaleta, Institut für Experimentelle Medizin/Medizinische Systembiologie, CAU. In Kooperation mit Dr. Andreas Dräger & Alina Renz (Universität Tübingen), Prof. Nathan Lewis & Dr. Chintan Joshi (University of California, San Diego).

Einfluss verschiedener Impfstrategien auf die Qualität der Antikörper

Einfluss verschiedener Impfstrategien auf die Qualität der Antikörper

Hilfsmittel, die Impfstoffen zur Verstärkung der Immunantwort zugegen werden, können die Immunantwort und auch die Menge und Art der Antikörper viel stärker als lange angenommen beeinflussen. Forschende unter Beteiligung des Clusters PMI haben untersucht, wie sich diese Co-Stimulatoren oder Adjuvantien in den Impfstoffen auf die Immunantwort und die Qualität (IgG Subklassen und deren Fc-Glykosylierung) und Quantität der IgG-Antikörper auswirken.

Beteiligte und Kooperationen:

Prof. Marc Ehlers, Institut für Ernährungsmedizin, Universität zu Lübeck

Originalpublikation und weiterführende Information:

Bartsch et al. J Allergy and Clinical Immunol 2020 DOI: /10.1016/j.jaci.2020.04.059

Impfstrategien: Wie Adjuvantien die Qualität der induzierten Antikörper beeinflussen (Meldung zur Publikation)

Beteiligung an Initiativen

Deutsche COVID-19 OMICS Initiative (DeCOI)

In der Deutschen COVID-19 OMICS Initiative (DeCOI) haben sich zahlreiche Genomforschende in Deutschland zusammenzuschließen, um die Forschung zu beschleunigen. Das DeCOI-Netzwerk analysiert zurzeit das Genom von SARS-CoV-2, um damit Veränderungen der Erbinformation des Virus zu charakterisieren. Darüber hinaus analysieren die DeCOI-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler auch das Genom von COVID-19-Erkrankten. Dahinter steckt die Vermutung, dass es auch genetische Risikofaktoren gibt, die die Wahrscheinlichkeit sich zu infizieren oder die Schwere der Erkrankung beeinflussen können.

Das Kieler Forschungsteam vom IKMB untersucht im Rahmen von DeCOI fehlgeleitete zelluläre Programme, die für die starke Immunantwort bei einigen COVID-19-Erkrankten, den "Zytokinsturm" der Entzündung, sorgen. Sie führen hierbei sogenannte Einzelzell-Sequenzierungen durch, bei denen Aktivierungszustände zehntausender Zellen parallel mittels Sequenzierung bestimmt werden. Diese Analysen können beispielsweise Aufschluss über die Aktivität und Funktion einzelner Immunzellen geben. Dieses Verfahren wird auch im Rahmen klinischer Studien genutzt, um die Wirkweise neuer Medikamente gegen SARS-CoV-2 auf das Immunsystem zu verstehen.

Beteiligte im Cluster:

Prof. Philip Rosenstiel, Institut für klinische Molekularbiologie (IKMB), CAU und UKSH

Weitere Informationen:

COVID-19 Wirtsgenetik Initiative (COVID19hg)

COVID-19 Wirtsgenetik Initiative (COVID19hg)

In der “COVID-19 Host Genetics Initiative” haben sich Forschende der Humangenetik weltweit zusammengeschlossen, um Daten zu generieren, auszutauschen und zu analysieren und so die genetischen Determinanten der Anfälligkeit, des Schweregrades und der Ergebnisse von COVID-19 zu ermitteln. Solche Entdeckungen könnten dazu beitragen, Hypothesen für die Neuausrichtung von Medikamenten zu erstellen, Personen mit ungewöhnlich hohem oder niedrigem Risiko zu identifizieren und zum globalen Wissen über die Biologie von SARS-CoV-2-Infektionen und -Krankheiten beizutragen.

Beteiligte im Cluster:

Institut für klinische Molekularbiologie (IKMB), CAU und UKSH

Weiterführende Informationen:

Website COVID19hg.org

Öffentlichkeitsarbeit

Darstellung und Kommunikation von Modellen zur Corona-Pandemie für die allgemeine Öffentlichkeit

Darstellung und Kommunikation von Modellen zur Corona-Pandemie für die allgemeine Öffentlichkeit

Die Abteilung für Evolutionstheorie am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön, beschäftigt sich mit mathematischen Modellen. Für die allgemeine Öffentlichkeit haben sie tagesaktuelle Entwicklungen, regionale Unterschiede und eine Analyse zum Effekt der Lockdown-Maßnahmen auf einer eigenen Website visualisiert.

Beteiligte:

Prof. Arne Traulsen, Abteilung für Evolutionstheorie, Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön.

Weiterführende Informationen:

Website mit Visualisierungen

Ethische Aspekte der Impfstoffforschung

Ethische Aspekte der Impfstoffforschung

Wie verteilt man einen Impfstoff gerecht? Darf man damit Geld verdienen? Wann ist es in Ordnung, wenn immune Menschen Vorteile genießen? Solche und ähnliche Fragen diskutiert der Bioethiker und Clustermitglied Prof. Christoph Rehmann-Sutter für die allgemeine Öffentlichkeit in Presseinterviews.

Beteiligte:

Prof. Christoph Rehmann-Sutter, Institut für Medizingeschichte und Wissenschaftsforschung
Universität zu Lübeck.

Weiterführende Informationen:

Interview in der Aargauer Zeitung