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PathoGenoMik Würzburg


Das Kompetenznetz "Genomforschung an pathogenen Bakterien" (Pathogenomik)

ist eines von drei Kompetenznetzen, die sich mit der strukturellen und funktionalen Analyse von kleinen (bakteriellen) Genomen beschäftigen. Das Kompetenznetz "Pathogenomik" konzentriert sich auf pathogene Bakterien. Zentrum dieses Kompetenznetzes ist die Universität Würzburg.

Infektionskrankheiten, die durch bakterielle Erreger ausgelöst werden, stellen nach wie vor - trotz unzweifelhafter Fortschritte in der Erforschung vieler Erreger und ihrer möglichen Bekämpfung durch Antibiotika und andere Therapeutika, sowie in einigen Fällen durch Impfung - weltweit eines der größten Gesundheitsprobleme für die Menschen, aber auch für Tiere dar. Die fast weltweite Durchseuchung mit dem lange bekannten Tuberkuloseerreger Mycobacterium tuberculosis und die immer wieder epidemisch auftretenden Infektionen durch Salmonellen, Shigellen, pathogene E. coli Stämme, Meningokokken, Pneumokokken u.a. führen zu fast unverändert hoher (teilweise sogar zunehmender) Mortalität und Morbidität bei Menschen, vor allem in ärmeren Ländern mit unzureichendem Hygienestandard.

Aber auch in den reicheren Ländern spielen diese Infektionskeime noch immer eine wesentliche Rolle, vor allem bedingt durch die hohe Zahl an immungeschwächten Patienten und alten Menschen. Als ein Hauptproblem haben sich dabei die Krankenhausinfektionen (nosokomiale Infektionen) herauskristallisiert. Hier sind vor allem die Gram-positiven Kokken (Staphylokokken, Enterokokken) und Gram-negativen Keime, wie Pseudomonaden und Enterobacteriaceae zu nennen. Neben der Virulenz dieser Keime spielt hier vor allem die Multiresistenz eine Rolle, was dazu führt, dass diese Keime mit den herkömmlichen Antibiotika nur noch schwer oder gar nicht behandelt werden können. Hinzu kommen weitere, z.T. neuerkannte bakterielle Infektionserreger, wie Legionella pneumophila, die schwere Pneumonien auslösen können, Helicobacter pylori ein extrem weit verbreitetes Pathogen, das erst vor wenigen Jahren als Hauptverursacher von Magengeschwüren und -lymphomen identifiziert wurde, oder Chlamydia pneumoniae, ein zwar schon länger bekanntes obligat intrazelluläres Bakterium, das aber neuerdings mit der Entstehung von Artheriosklerose in Verbindung gebracht wird.

Die industrielle Massenproduktion von Nahrungsmitteln bedingt spezielle Infektionsprobleme. Neben den schon erwähnten Salmonellen und pathogenen E. coli Stämmen, insbesondere den enterohämorrhagischen E. coli (EHEC), sind es vor allem die Staphylokokken und Listerien, die in diesem Bereich als gefährliche Risikokeime anzusehen sind. Meist über kontaminierte Nahrungsmittel übertragen, können diese Pathogene bei Menschen zu sehr schweren systemischen Krankheiten führen.

Zwar lassen sich alle erwähnten pathogenen Bakterien mit Antibiotika bekämpfen, aber die hohe Zunahme an Resistenzen gegenüber den wichtigsten Antibiotika bei vielen dieser Erreger, erhöht die Gefahr, die von diesen bakteriellen Erregern ausgehen, erheblich.

Die neuen methodischen Entwicklungen in der Genomforschung (Sequenzierung ganzer Genome, Hochdurchsatzverfahren zur Identifizierung der Expression von komplexen genetischen Einheiten und der entsprechenden Genprodukte, bioinformatische Auswertungen der Genomsequenzen mit zunehmend verbesserten Struktur- und Funktionsvorhersagen der Genprodukte) geben auch dem Gebiet der Infektionsforschung von pathogenen Bakterien entscheidende neue Impulse, sowohl hinsichtlich grundlegend neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse die Mechanismen der Pathogenität und Virulenz dieser Erreger betreffend, als auch hinsichtlich verbesserter Verfahren zur Diagnostik, Therapie und Prävention dieser Krankheitskeime.

Die Arbeiten des Kompetenznetzes "Genomforschung an pathogenen Bakterien" konzentrieren sich auf pathogene Bakterien, die von hohem wissenschaftlichem und gesundheitspolitischem Interesse sind, gleichzeitig aber auch ein großes Potential für die Entwicklung neuer diagnostischer, prophylaktischer und therapeutischer Verfahren besitzen.

Diese Mikroorganismen lassen sich in drei größere Gruppen unterteilen, die von den drei interagierenden Verbünden bearbeitet werden. Jeder Verbund verfolgt dabei eine größere gemeinsame Zielsetzung sowohl im Grundlagenbereich, als auch in der Anwendung. Ausgangspunkt der geplanten Untersuchungen sind die jeweiligen bakteriellen Genome, deren Informationsgehalte vor allem mit Hilfe der modernen bioinformatischen Ansätze und der Hochdurchsatz-Methoden (DNA-Chips, Transkriptomanalysen, genomische Mutantenbanken, IVET-Verfahren, etc.) auf ihre Bedeutung für die Pathogenese der durch diese Bakterien ausgelösten Krankheiten analysiert werden sollen. Aus diesem "Pathogenomik"-Ansatz sind neue Entwicklungen zur Herstellung von Diagnostika, Antiinfektiva und Impfstoffe zu erwarten.


 

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Weitere Informationen: http://www.genomik.uni-wuerzburg.de/