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Biomarker Plattform

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Ziel der Biomarker-Plattform ist es, eine umfassende und harmonisierte Sammlung und Analyse von Blutproben von PCS-Patientinnen und Patienten innerhalb des NKSG Post-COVID Projektes zu gewährleisten. Darauf aufbauend soll es mithilfe klinischer und molekularer Charakterisierung gelingen:

  1. die Pathomechanismen von PCS zu bestimmen und
  2. entsprechende Biomarker für die Erkrankung und das Ansprechen auf bestimmte Therapien zu identifizieren.

Patientinnen und Patienten, die nach einer leichten bis mittelschweren akuten Infektion ein PCS entwickeln, weisen eine Fülle unterschiedlicher Symptome und Symptomkombinationen auf. Durch die Korrelation von Biomarker-Phänotypen mit der Schwere der PCS-Schlüsselsymptome sowie auch der Therapieergebnisse erwarten wir Einblicke in die Relevanz dieser Biomarker für das PCS-Erkrankungsbild und Hinweise auf das Ansprechen auf Therapien.

Es werden etablierte Einzelparameter- und Multiplexanalysen eingesetzt, um im Blut der Patientinnen und Patienten Biomarker zu identifizieren und validieren, die z.B. anhaltende Entzündung, Aktivierung oder Veränderung von Immunzellen, Produktion von Autoantikörpern, endotheliale Dysfunktion und virale Persistenz aufzeigen.

Um dem umfangreichen Ansatz der Untersuchungen gerecht zu werden, unterteilt sich die Biomarker-Plattform in die drei Teilprojekte:

  1. Analyse von Einzelserum/Plasma-Marker (z. B. Zytokine, Chemokine, Autoantikörper, SARS-CoV-2-Proteine, Marker von neuronalen Schäden und Gefäßfunktion) sowie von Veränderungen in der zellulären Zusammensetzung und Aktivierung (Multiparameter-Zytometrie) der Blutzellen.
  2. Analyse von Transkriptomen der Blutimmunzellen durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq)
  3. Analyse von Unterschieden in Plasmaproteinen mittels Massenspektrometrie
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Diese Analysen werden in Kooperation mit folgenden wissenschaftlichen Partnern durchgeführt:

Charité - Universitätsmedizin Berlin:

  • Prof. Dr. Birgit Sawitzki, Institut für Medizinische Immunologie und BIH at Charité
  • Dr. Christian Meisel, Institut für Medizinische Immunologie
  • Prof. Dr. Markus Ralser und Dr. Michael Mülleder, Institut für Biochemie, High Throughput Mass Spectrometry

DZNE - Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V., Bonn:

  • Prof. Dr. med. Joachim L. Schultze, Systemmedizin
  • Dr. Marc Beyer und Dr. Anna C. Aschenbrenner, Immunogenomics und Single Cell Omics

Publikationen der Plattform

  • Georg P, Astaburuaga-Garciá R, Bonaguro L, Brumhard S, Michalik L, Lippert LJ,
    Kostevc T, Gäbel C, Schneider M, Streitz M, Demichev V, Gemünd I, Barone M,
    Tober-Lau P, Helbig ET, Hillus D, Petrov L, Stein J, Day HP, Paclik D, Iwert C, Mülleder M,
    Aulakh SK, Djudjaj S, Bülow RD, Mei HE, Schulz AR, Thiel A, Hippenstiel S, Saliba AE,
    Eils R, Lehmann I, Mall MA, Stricker S, Röhmer J, Corman VM, Beule D, Wyler E,
    Landthaler M, Obermayer B, Von Stillfried S, Boor P, Demir M, Wesselmann H, Suttorp N,
    Uhrig A, Müller-Redethky H, Nattermann J, Kübler WM, Meisel C, Ralser M, Schultze JL,
    Aschenbrenner AC, Thibeault C, Kurth F, Sander LE, Blüthgen N, Sawitzki B,
    PA-COVID-19 Study Group.


    Complement activation induces excessive T cell cytotoxicity in severe COVID-19

    Cell. 2022; 185(3):493-512.
  • Messner CB, Demichev V, Bloomfield N, Yu JSL, White M, Kreidl M, Egger AS, Freiwald A,
    Ivosev G, Wasim F, Zelezniak A, Jürgens L, Suttorp N, Sander LE, Kurth F, Lilley KS,
    Mülleder M, Tate S, Ralser M.


    Ultra-fast proteomics with Scanning SWATH

    Nat Biotechnol. 2021; 39(7):846-854.
  • Schultze JL, Aschenbrenner AC


    COVID-19 and the human innate immune system

    Cell. 2021; 184(7):1671-1692.
  • Aschenbrenner AC, Mouktaroudi M, Krämer B, Oestreich M, Antonakos N,
    Nuesch-Germano M, Gkizela K, Bonaguro L, Reusch N, Baßler K, Saridaki M,
    Knoll R, Pecht T, Kapellos TS, Doulou S, Kröger C, Herbert M, Holsten L,
    Horne A, Gemünd ID, Rovina N, Agrawal S, Dahm K, Van Uelft M, Drews A,
    Lenkeit L, Bruse N, Gerretsen J, Gierlich J, Becker M, Händler K, Kraut M,
    Theis H, Mengiste S, De Domenico E, Schulte-Schrepping J, Seep L, Raabe J,
    Hoffmeister C, To Vinh M, Keitel V, Rieke G, Talevi V, Skowasch D, Aziz HA, Pikkers P,
    Van de Veerdonk FL, Netea MG, Schultze JL, Kox M, Breteler MMB, Nattermann J,
    Koutsoukou A, Giamarellos-Bourboulis EJ, Ulas T, German COVID-19 Omics Initiative


    Disease severity-specific neutrophil signatures inbloodtranscriptomes stratify COVID-19 patients

    Genome Med. 2021; 13(1):7.
  • Schulte-Schrepping J, Reusch N, Paclik D, Baßler K, Schlickeiser S, Zhang B, Krämer B,
    Krammer T, Brumhard S, Bonaguro L, De Domenico E, Wendisch D, Grashoff M,
    Kapellos TS, Beckstette M, Pecht T, Saglam A, Dietrich O, Mei HE, Schulz AR, Conrad C,
    Kunkel D, Vafadarnejad E, Xu CJ, Horne A, Herbert M, Drews A, Thibeault C, Pfeiffer M,
    Hippenstiel S, Hocke A, Müller-Redetzky H, Heim KM, Machleidt F, Uhrig A,
    Bosquillon de Jarcy L, Jürgens L, Stegemann M, Glösenkamp CR, Volk HD, Goffinet C,
    Landthaler M, Wyler E, Georg P, Schneider M, Dang-Heine C, Neuwinger N, Kappert K,
    Tauber R, Corman V, Raabe J, Kaiser KM, To Vinh M, Rieke G, Meisel C, Ulas T, Becker M,
    Geffers R, Witzenrath M, Drosten C, Suttorp N, Von Kalle C, Kurth F, Händler C,
    Schultze JL, Aschenbrenner AC, Li Y, Nattermann J, Sawitzki, B, Saliba AE, Sander LE,
    Deutsche COVID-19 OMICS Initiative.


    Severe COVID-19 Is Marked by a Dysregulated Myeloid Cell Compartment

    Cell. 2020; 182(6):1419-1440.