Forschungsgruppe
Bioinformatik und Computergestützte Genomik
Genomweite Assoziationsstudien haben viele genetische Varianten im Zusammenhang mit immunvermittelten Krankheiten entdeckt, können aber nur begrenzt die Unterschiede erklären. Epigenetische Veränderungen als Reaktion auf Umwelteinflüsse könnten auch zur Krankheitsanfälligkeit beitragen.
Wie beeinflussen genetischer Hintergrund, epigenetische Variation und Umgebung gemeinsam die Immunfunktion und die Entwicklung von Krankheiten? An welchem genetischen Ort? Auf welchen Mechanismus wirken diese und auf welchen Wegen arbeiten sie? Das sind Fragen, die Dr. Cheng-Jian Xu und sein Team mit Hilfe von Bioinformatik und computergestützter Genomik zu beantworten versuchen.
Die MHH-Forschungsgruppe ist Teil des sich entwickelnden CiiM und ist derzeit am TWINCORE in Hannover beheimatet.
Die Gruppe konzentriert sich auf die Entwicklung und Anwendung von computergestützten Ansätzen zum besseren Verständnis der Immunfunktionen, insbesondere auf den Beitrag epigenetischer Veränderungen zu diesen pathophysiologischen Bedingungen. Hierfür werden Proben aus Kohortenstudien unter Verwendung von epigenetischem Gesamtgenom-Profiling, neuartigen Einzelzelltechnologien und systemgenetischen Ansätzen analysiert. Ziel ist es, maßgeschneiderte Therapiestrategien zu entwickeln, die auf einer detaillierten molekularen Stratifizierung von Krankheitsuntergruppen basieren - ein wichtiger Schritt in Richtung individualisierter Medizin.
Epigenetik der RSV-Infektion und von allergischen Erkrankungen
Epigenetische Signaturen können Aufschluss über die Mechanismen allergischer Erkrankungen und Infektionen geben. Vor kurzem hat die Studie unserer großen epigenetischen Kohorte den Zusammenhang zwischen Asthmaanfälligkeit und antiviraler Immunität im frühen Leben gezeigt. Die Infektion mit dem Respiratory Syncytial Virus (RSV) im frühen Leben ist mit einer erhöhten Prävalenz des Keuchens im frühen Kindesalter verbunden und kann auch die langfristige Entwicklung von Asthma und Allergien beeinflussen. Wie eine RSV-Infektion im Säuglingsalter, wenn das Immunsystem unreif ist, das Immunsystem des Wirtes langfristig beeinflussen würde und wie sich dies auf die Entwicklung von Asthma und allergischen Erkrankungen auswirken würde, bleibt unbekannt. Wir haben angenommen, dass eine RSV-Infektion im frühen Leben Veränderungen in der DNA-Methylierung im Epithel der Nasenwege während der Kindheit verursacht. Um diese Hypothese zu testen, untersuchten wir die randomisierte klinische Studie MAKI, um den direkten Zusammenhang zwischen RSV-Prophylaxe im Säuglingsalter und DNA-Methylierungsänderungen im Nasenepithel im Alter von 6 Jahren zu finden.
Kooperationspartner: Prof. Louis Bont (UMC Utrecht, Niederlande) und Prof. Gerard Koppelman (UMC Groningen, Niederlande)
Allergie-Risikovorhersage durch deep learning im Cross-omics-Bereich
Obwohl viele Gene und Umweltfaktoren identifiziert wurden, die mit dem Allergierisiko verbunden sind, ist es noch nicht möglich, Allergien zu heilen. In diesem Projekt verwendet das Team eine enorm wachsende Menge an Cross-Omics-Daten (Genomik, Epigenomik und Transkriptomik usw.) und neueste Techniken der künstlichen Intelligenz (KI), um das Risiko von Krankheiten wie Allergien vorherzusagen. Durch die Integration von Cross-omics-Daten mit Hilfe einer Bayes'schen Kausalinferenzmethode kann ein umfassenderes Netzwerk aufgebaut werden, um ein vollständigeres Bild des dem physiologischen Zustand zugrunde liegenden molekularen Prozesses zu zeichnen. Das Vorhersagemodell der KI erleichtert die Identifizierung der wichtigsten Faktoren, die zur Allergie beitragen. Es kann auch zur Entwicklung neuer klinischer Anwendungen zur Diagnose von Hochrisikopatienten führen, ein wichtiger Schritt für die personalisierte Medizin.
Kooperationspartner: Prof. Gerard Koppelman (UMC Groningen, Niederlande) und Dr. Marnix Bügel (Micompany, Niederlande)
Team
Bis zur Fertigstellung des Gebäudes ist die Gruppe im TWINCORE untergebracht. Die aktuelle Teamliste finden Sie daher hier.
Ausgewählte publikationen
Xu, C.-J, Söderhäll, C, Bustamante, et al. DNA methylation in childhood asthma: an epigenome-wide meta-analysis. Lancet Respiratory Medicine 2018, 6, 379–388 (IF 23)
Qi, C., ..., Xu C-J+,Koppelman GH+, Nasal DNA methylation profiling of asthma and rhinitis. Journal of Allergy and Clinical Immunology 2020, in press https://doi.org/10.1016/j.jaci.2019.12.911 . (+equal contribution as last authors) (IF 14)
Reese SE+, Xu C-J+, den Dekker HT+, et al. Epigenome-wide meta-analysis of DNA methylation and childhood asthma.Journal of Allergy and Clinical Immunology 2019. 143, 2062-2074 (+equal contribution as first authors) (IF 14)
Forno E, Wang T, Qi C, Yan Q, Xu C-J, Boutaoui N, et al. DNA methylation in nasal epithelium, atopy, and atopic asthma in children: a genome-wide study. The Lancet Respiratory Medicine. 2018, 7, 336-346, (IF 23)
Gruzieva, O, Xu, C.-J, Breton, CV, et.al,. Epigenome-Wide Meta-Analysis of Methylation in Children Related to Prenatal NO2 Air Pollution Exposure. Environmental Health Perspective. 2017,125, 104–110. (IF 8)
Eine vollständige Liste der Publikationen von Cheng-Jian Xu finden Sie bei Google Scholar.
Jobs
Die Gruppe "Bioinformatik und Computergestützte Genomik" sucht derzeit einen PostDoc im Bereich der multi-Omics Integration zur Vorhersage von Immunreaktionen bei Infektionen. Weitere Details entnehmen Sie bitte der Ausschreibung. Bitte richten Sie Ihre Bewerbung mit dem Code 71/2020 per E-Mail an JobsHZI@helmholtz-hzi.de.
Weiterhin freuen wir uns jederzeit über Bewerbungen von Kandidaten für eine Promotion oder eine Postdoc-Stelle.
Auch bieten wir kontinuierlich Master-/Bachelor-Forschungsprojekte an. Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Informationen per E-Mail.
Für Rückfragen kontaktieren Sie bitte Xu.Chengjian@mh-hannover.de.
