Verbund

ExComPat-Covid19 - Experimentelle und computerbasierte Analyse der Infektionsdynamik und Lungenpathologie in Covid-19

Die durch das neuartige SARS-CoV-2 ausgelöste Pandemie stellt das deutsche Gesundheitssystem vor bislang ungekannte Herausforderungen. Es gibt zurzeit keine wirksamen Therapien zur Behandlung der durch SARS-CoV-2 verursachten Lungenkrankheit Covid-19.

Ziel des Vorhabens ist es, die Replikation, Ausbreitung und Pathologie von SARS-CoV-2 in menschlichem Lungengewebe zu charakterisieren und daraus Rückschlüsse auf den individuellen Krankheitsverlauf zu ziehen. Dafür wird zunächst das Infektionsgeschehen von SARS-CoV-2 in humanen Lungengewebskulturen experimentell charakterisiert. Basierend auf diesen Daten soll ein 3D-Computermodell der Infektionsdynamik entwickelt werden. Ein Vergleich mit den Viruslasten von Covid-19-Patienten soll schließlich die Relevanz der Virusreplikation für den zu erwartenden Krankheitsverlauf erklären. Somit trägt das Vorhaben zu einem detaillierten Verständnis des Infektionsverlaufs der Covid-19-Erkrankung im humanen Lungengewebe bei.

Der Förderaufruf beruht auf dem Rapid Response Modul der Förderbekanntmachung „Richtlinie zur Förderung eines Nationalen Forschungsnetzes zoonotische Infektionskrankheiten“ vom 29. Januar 2016 und orientiert sich an der Prioritätensetzung der WHO zu Covid-19. Gefördert werden insbesondere die Entwicklung therapeutischer und diagnostischer Ansätze sowie Forschungsarbeiten, die zum Verständnis des Virus und dessen Ausbreitung beitragen.

Teilprojekte

Entwicklung eines 3D-Computermodells der Infektionsdynamik und Simulation des Infektionsgeschehens

Förderkennzeichen: 01KI20239A
Gesamte Fördersumme: 131.620 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2021
Projektleitung: Dr. Frederik Graw
Adresse: Universität Heidelberg, BioQuant Zentrum
Im Neuenheimer Feld 267
69120 Heidelberg

Entwicklung eines 3D-Computermodells der Infektionsdynamik und Simulation des Infektionsgeschehens

In diesem Verbundprojekt wird durch Kombination experimenteller Daten und mathematischer Modellierung ein besseres Verständnis der Infektionsdynamik von SARS-CoV-2 in menschlichem Lungengewebe angestrebt. Dazu werden detaillierte Messungen der Virusreplikation und -ausbreitung von SARS-CoV-2 in humanen Lungen-Organoiden mit Hilfe eines 3D-Computermodells analysiert, um wichtige Kenngrößen der Infektionsdynamik unter physiologisch relevanten Bedingungen zu bestimmen. Mit diesem Modell kann dann der Infektionsverlauf in der Lunge simuliert werden, um den Zusammenhang zwischen Infektionsdynamik und klinischen Krankheitsverläufen besser zu verstehen. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung eines 3D-Computermodells für das Infektionsgeschehen von SARS-CoV-2 in humanen Lungen-Organoiden. Durch die Parametrisierung des Modells anhand der in den anderen Teilvorhaben gewonnenen experimentellen Daten erhalten wir ein quantitatives und mechanistisches Verständnis der Infektionsdynamik unter Berücksichtig räumlicher Aspekte. Mit Hilfe dieses Modells kann dann das Infektionsgeschehen in der menschlichen Lunge simuliert werden, um den Zusammenhang zwischen Virusreplikation und klinischen Krankheitsverläufen besser zu verstehen.

Charakterisierung der Infektionsdynamik von SARSCoV-2 in Lungen-Organoiden

Förderkennzeichen: 01KI20239B
Gesamte Fördersumme: 94.288 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2021
Projektleitung: Dr. Megan Stanifer
Adresse: Universität Heidelberg, Universitätsklinikum, Zentrum für Infektiologie, Virologie
Im Neuenheimer Feld 344
69120 Heidelberg

Charakterisierung der Infektionsdynamik von SARSCoV-2 in Lungen-Organoiden

In diesem Verbundprojekt wird durch Kombination experimenteller Daten und mathematischer Modellierung ein besseres Verständnis der Infektionsdynamik von SARS-CoV-2 in menschlichem Lungengewebe angestrebt. Dazu wird durch zeitaufgelöste Messungen und 3D-Confocal Mikroskopie eine detaillierte Charakterisierung der Virusreplikation und -ausbreitung von SARS-CoV-2 in humanen Lungen-Organoiden vorgenommen. Die integrative Analyse dieser experimentellen Daten innerhalb eines 3D-Computermodells erlaubt dann ein quantitatives und mechanistisches Verständnis der Infektionsdynamik in humanen Lungengewebsstrukturen unter Berücksichtigung des räumlichen Aufbaus und Zelltypspezifischer Effekte. Mit Hilfe dieses Modells kann dann der Infektionsverlauf in menschlichen Lungen simuliert, und die zu erwartenden pathologischen Effekte mit beobachteten Patientenverläufen verglichen werden. Ziel dieses Teilvorhabens ist eine detaillierte, experimentelle Charakterisierung der Infektion, Replikation und Ausbreitung von SARS-CoV-2 in humanen Lungen-Organoiden. Durch zeitaufgelöste Messungen und 3D-Confocal-Mikroskopie werden Infektionsverläufe, als auch zellspezifische Eigenschaften in Bezug auf Immunantworten und cytopathische Effekte bestimmt. Damit erhalten wir ein detailliertes Bild der SARS-CoV-2 Infektionsdynamik unter physiologisch relevanten Bedingungen.

Entwicklung eines Infektionssystem für SARS-CoV-2 in Lungen-Organoiden

Förderkennzeichen: 01KI20239C
Gesamte Fördersumme: 17.625 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2021
Projektleitung: Prof. Dr. Rocio Sotillo
Adresse: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Abt. Molekulare Grundlagen thorakaler Tumoren (B220)
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg

Entwicklung eines Infektionssystem für SARS-CoV-2 in Lungen-Organoiden

In diesem Verbundprojekt wird durch Kombination experimenteller Daten und mathematischer Modellierung ein besseres Verständnis der Infektionsdynamik von SARS-CoV-2 in menschlichem Lungengewebe angestrebt. Dazu werden detaillierte Messungen der Virusreplikation und -ausbreitung von SARS-CoV-2 in humanen Lungen-Organoiden mit Hilfe eines 3D-Computermodells analysiert, um wichtige Kenngrößen der Infektionsdynamik unter physiologisch relevanten Bedingungen zu bestimmen. Mit diesem Modell kann dann der Infektionsverlauf in der Lunge simuliert werden, um den Zusammenhang zwischen Infektionsdynamik und klinischen Krankheitsverläufen besser zu verstehen. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Entwicklung und Etablierung eines Infektionssystems für SARS-CoV-2 in humanen Lungen-Organoiden. Dazu gehört die Entwicklung von Lungen-Organoiden aus humanen Epithelzellen, sowie deren funktionelle und strukturelle Charakterisierung.