Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) veröffentlichen neueste Erkenntnisse aus klinischer und Grundlagenforschung. Hier einige Hinweise auf aktuelle Publikationen und Forschungsprojekte.

Publikation: Oberflächenstrukturen vom Tuberkuloseerreger entschlüsselt

Forschende des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) haben am Centre for Structural Systems Biology (CSSB) bislang unbekannte Oberflächenstrukturen vom Erreger der Tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis) entschlüsselt. Die Erkenntnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht und könnten, so die Hoffnung von Prof. Dr. Thomas Marlovits, zukünftig gezielt für die Entwicklung neuer Therapien eingesetzt werden. Marlovits ist Professor für Struktur- und Systembiologie bakterieller Infektionserreger am UKE, führt seine Forschungsarbeiten am CSSB am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) durch.

Für die erfolgreiche Infektion des Wirts sowie die Bekämpfung der Immunabwehr sekretieren Mykobakterien spezialisierte Eiweißmoleküle. Das hierfür verwendete Typ VII-Sekretionssystem (T7SS) ist ein aus vielen komplexen Untereinheiten aufgebaute Nanomaschine, deren Funktionsweise bislang nicht vollständig geklärt ist. Forschende aus der Arbeitsgruppe von Prof. Marlovits konnten zusammen mit internationalen Kooperationspartnern eine hochauflösende Struktur – eine aus vier Komponenten zusammengesetzte sechsseitige Struktur – generieren. Zudem zeigte das Team, dass das Enzym MycP den Komplex als eine weitere stabilisierende Komponente ergänzt. „MycP sitzt wie eine umgedrehte Kirsche auf dem sternenförmigen Komplex und schafft so nicht nur die nötigen Kontaktpunkte zwischen den Untereinheiten, sondern stellt damit auch ein Verbindungsglied zum umgebenden Milieu dar“, erläutert Prof. Marlovits den Aufbau des T7SSs. Das gewonnene Wissen über Aufbau und Funktion des Systems solle laut Marlovits dazu beitragen, durch ein zu entwickelndes maßgeschneidertes Medikament die mit rund zehn Millionen Infektionen und 1,5 Millionen Todesfällen jährlich zu den weltweit gefährlichsten Infektionskrankheiten zählende Tuberkulose weiter einzudämmen.

Literatur: Catalin M. Bunduc, Dirk Fahrenkamp Jiri Wald, Roy Ummels, Wilbert Bitter, Edith N. G. Houben & Thomas C. Marlovits. Structure and dynamics of a mycobacterial type VII secretion system. Nature 2021 (In press).

DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03517-z

Kontakt für Rückfragen: Prof. Dr. Thomas Marlovits, Institut für Struktur- und Systembiologie

Publikation: Automatisierte Raumdesinfektion mit Ozon wirkt gegen SARS-CoV-2-Analogviren

Corona-Viren auf Oberflächen von Regalen, Betten oder Türgriffen in Behandlungsräumen oder Zimmern für Patient:innen sind eine potenzielle Gefahrenquelle für eine indirekte Übertragung. Manuelle Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen entfernen Viren aber nicht immer ausreichend von diesen Oberflächen. Forschende des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) haben nun herausgefunden, dass Ozon in Kombination mit erhöhter Luftfeuchtigkeit ein hochwirksames Desinfektionsmittel gegen sogenannte SARS-CoV-2-Analogviren ist. In ihrer Studie haben sie verschiedene Oberflächen (Keramikfliesen, Edelstahloberflächen und Möbel) in einem gasdichten Testraum mit den Analogviren, unter anderem dem Rinder-Corona-Virus L9, verschmutzt und den Raum anschließende mit einem automatischen Raumdesinfektionssystem gereinigt. Dabei erwies sich das auf Ozon basierende Raumdekontaminationsgerät als hochwirksam und desinfizierte alle genutzten Oberflächen von den Analogviren. Jetzt sind weitere Untersuchungen für eine sichere Anwendung und Wirksamkeit in der Praxis sowie für die Integration in Routineprozesse erforderlich. Genetisch verwandte Analogviren wurden für diese Studie verwandt, weil sie ungefährlicher sind und mit ihnen auch außerhalb von Sicherheitslaboren geforscht werden kann. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler:innen im Fachmagazin Journal of Hospital Infection.

Literatur: Gefion Franke, Birte Knobling, Florian H.Brill, Britta Becker, Eva M. Klupp, Cristina Belmar Campos, Susanne Pfefferle, Marc Lütgehetmann, Johannes K. Knobloch. An automated room disinfection system using ozone is highly active against surrogates for SARS-CoV-2. Journal of Hospital Infection. 2021 (In press).

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhin.2021.04.007

Kontakt für Rückfragen: Prof. Dr. Johannes K.-M. Knobloch, Krankenhaushygiene

Publikation: Fallbericht zu einer symptomatischen Reinfektion mit SARS-CoV-2

Kann man sich ein zweites Mal mit SARS-CoV-2 infizieren? Forschende des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE), des Bernhard-Nocht-Instituts für Tropenmedizin und des HPI – Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie erläutern an einem Fallbeispiel, dass symptomatische Reinfektionen mit SARS-CoV-2 ohne Escape-Mutanten und in Anwesenheit neutralisierender Antikörper möglich sind.

Bei einer Gesundheits- und Krankenpflegerin trat 282 Tage nach der Erstinfektion mit SARS-CoV-2 eine Reinfektion auf. Beide Infektionsverläufe gingen mit einer milden klinischen Symptomatik einher. Die Forschenden konnten bei der Betroffenen zwei genetisch unterschiedliche SARS-CoV-2-Varianten, die die erste und die zweite Infektion verursacht haben, nachweisen. Dabei handelte es sich nicht um Escape-Mutanten. Ebenso stellten sie fest, dass während der Reinfektion von der Patientin infektiöses Virus ausgeschieden wurde, obwohl sie nach der Erstinfektion Antikörpertiter ausgebildet hatte, die auf neutralisierende Aktivitäten hinwiesen. „Der Fallbericht zeigt auf, dass Reinfektionen auch bei Immungesunden auftreten können und weiterhin ein Restrisiko einer Übertragung von SARS-CoV-2 in der Reinfektion besteht“, sagt Prof. Dr. Julian Schulze zur Wiesch, Sektion Infektiologie der I. Medizinischen Klinik und Poliklinik des UKE und einer der Studienautoren.

Literatur: Thomas Theo Brehm, Susanne Pfefferle, et al. SARS-CoV-2 reinfection in a healthcare worker despite the presence of detectable neutralizing antibodies. Viruses 2021, 13(4), 661.

DOI: https://doi.org/10.3390/v13040661

Kontakt für Rückfragen: Prof. Dr. Julian Schulze zur Wiesch, I. Medizinische Klinik und Poliklinik, Sektion Infektiologie

Publikation: Neuronale Netze des Gehirns implementieren optimale Entscheidungsstrategie

Entscheidungen sind oft schwierig, wenn sie unter Unsicherheit gefällt werden. Die statistische Entscheidungstheorie hat optimale Strategien für Entscheidungen identifiziert, die auf der Grundlage statistisch sich verändernder Informationen (zum Beispiel die täglichen COVID-19-Inzidenzahlen) über den Zustand der Welt (etwa die tatsächliche Infektionsdynamik) gefällt werden, der sich jederzeit verändern kann (zum Beispiel durch die Übernahme einer neuen Virusvariante). Eine Forschendengruppe des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) hat nun gezeigt, dass neuronale Netzwerke solche optimalen Entscheidungen realisieren können. Dies wurde sowohl in Computersimulationen künstlicher neuronaler Netzwerke sowie in Messungen der Aktivität bestimmter Bereiche der menschlichen Großhirnrinde gezeigt. Die Ergebnisse hat das Forschendenteam unter der Leitung von Prof. Dr. Tobias Donner aus dem Institut für Neurophysiologie und Pathophysiologie des UKE in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature Neuroscience veröffentlicht.

Für ihre Studie hat die UKE-Arbeitsgruppe auch neuartige Verfahren zur Analyse zeitlich und räumlich hochauflösender Messungen der Hirnaktivität mittels der Magnetoenzephalographie (MEG) in Kombination mit einem Marker des allgemeinen Aktivierungsniveaus des Gehirns (dem Pupillendurchmesser) entwickelt. Dadurch konnten die Forschenden erstmals den Zusammenhang zwischen dem Zeitverlauf des Entscheidungsprozesses in einer Vielzahl von Hirnregionen und dem Aktivierungsniveau verfolgen. „Dies ermöglichte uns zu zeigen, dass der Entscheidungsprozess über verschiedene Hirnregionen verteilt stattfand und dynamisch durch das momentane Aktivierungsniveau verändert wurde“, erklären Prof. Donner und der Erstautor der Studie Dr. Peter Murphy aus dem Institut für Neurophysiologie und Pathophysiologie.

Literatur: Murphy, P.R., Wilming, N., Hernandez-Bocanegra, D.C., Prat Ortega, G. & Donner, T.H. Adaptive circuit dynamics across human cortex during evidence accumulation in changing environments. Nature Neuroscience. 2021.

DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41593-021-00839-z

Kontakt für Rückfragen: Prof. Dr. Tobias H. Donner, Institut für Neurophysiologie und Pathophysiologie