AG Infektions- und Immunbiologie
Zielsetzung
Wir analysieren die Mechanismen viraler Infektionen und die daraus entstehenden Immunantworten des Menschen.
Unser Ziel ist es, zu verstehen, warum Antikörperantworten gegen Viren häufig unvollständig wirksam sind und wie sich ihre Effektivität durch gezielte Kombinationen und mechanistische Optimierung verbessern lässt. Auf dieser Grundlage identifizieren wir Ansatzpunkte, um Virusinfektionen gezielt zu verhindern und neue Impfstoffe sowie Antikörper-basierte Therapien zu entwickeln.
Forschungsschwerpunkte
Unser zentraler Fokus liegt auf dem Verständnis von Herpesvirusinfektionen, insbesondere des Humanen Cytomegalievirus (HCMV). HCMV ist weltweit verbreitet und kann bei Neugeborenen sowie immunsupprimierten Patientinnen und Patienten schwere Verläufe verursachen; zudem gehört es zu den häufigsten infektiösen Ursachen kongenitaler Komplikationen.
Abb. 1: Schematische Übersicht unserer Forschung zu Antikörperantworten, deren funktioneller Optimierung durch Kombinationen und synergistische Effekte sowie viralen Infektionsmechanismen und Resistenzprozessen bei HCMV. Quelle: Dr. M. Zehner
Der Kernbereich unserer Arbeit ist die Analyse der Antikörperantwort gegen HCMV: Wir identifizieren hochwirksame Antikörper, untersuchen ihre Zielstrukturen (Epitope) und klären, welche Eigenschaften mit Schutz korrelieren. Ein wichtiger Aspekt unserer Arbeit ist die Untersuchung synergistischer Antikörperantworten und nicht-genetischer Resistenzmechanismen. Dieses Wissen nutzen wir, um Antikörper-basierte Therapie- und Präventionsstrategien zu entwickeln und zu verbessern (z. B. durch definierte Antikörperkombinationen oder optimierte Zielantigene).
Wir charakterisieren, wie HCMV Zellen infiziert und welche molekularen Prozesse den Eintritt, die Ausbreitung und die Persistenz des Virus steuern. Ein besonderer Schwerpunkt liegt darauf, wie virale Faktoren mit Wirtsproteinen interagieren und welche Schritte der Infektion therapeutisch angreifbar sind.
Wir erforschen, mit welchen Strategien HCMV der humoralen Immunantwort entgeht; von direkten Modulationen der Immunerkennung bis hin zu nicht-genetischen Resistenzmechanismen, die die Wirksamkeit von Antikörpern unabhängig von klassischen Mutationen beeinflussen. Ziel ist es, mechanistische Schwachstellen des Virus aufzudecken, die für Interventionen genutzt werden können.
Kooperationen und weitere Virusmodelle
Ergänzend zu HCMV untersuchen wir in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Virusimmunologie Klein Lab – Laboratory of Experimental Immunology auch Antikörperantworten gegen weitere bedeutende Erreger wie MERS-CoV und insbesondere gegen Filoviren.
Diese vergleichenden Ansätze helfen uns, allgemeine Prinzipien wirksamer Antikörperantworten zu identifizieren und auf unterschiedliche Viren zu übertragen.
Methoden und Expertise
Wir kombinieren Methoden aus Virologie, Zellbiologie, Immunologie und Infektionsmedizin, darunter molekularbiologische und zellbasierte Assays, Antikörper-Charakterisierung sowie funktionelle Analysen von Virusneutralisation und Immunmechanismen.
Unsere Forschung profitiert von interdisziplinären Kooperationen und dem Austausch mit zahlreichen internationalen Partnern.
Kontakt
Bei Interesse an unserer Forschung, an Kooperationen oder an offenen Positionen freuen wir uns über Ihre Nachricht und ein Gespräch.
Weitere Informationen finden Sie auch auf unserer Homepage.
Additional information in English is available on our homepage.
Ausgewählte Publikationen
Schultz EP, Ponsness L, Lanchy J-M, Zehner M, Klein F, Ryckman BJ. Human cytomegalovirus gH/gL/gO binding to PDGFRα provides a regulatory signal activating the fusion protein gB that can be blocked by neutralizing antibodies. J Virol. 2025 May 20;99(5):e0003525. doi: 10.1128/jvi.00035-25. Epub 2025 Apr 9. PubMed
Korenkov M, Zehner M, Cohen-Dvashi H, Borenstein-Katz A, Kottege L, Janicki H, Vanshylla K, Weber T, Gruell H, Koch M, Diskin R, Kreer C, Klein F. Somatic hypermutation introduces bystander mutations that prepare SARS-CoV-2 antibodies for emerging variants. Immunity. 2023 Dec 12;56(12):2803-2815.e6. PubMed
Zehner M, Alt M, Ashurov A, Goldsmith JA, Spies R, Weiler N, Lerma J, Gieselmann L, Stöhr D, Gruell H, Schultz EP, Kreer C, Schlachter L, Janicki H, Laib Sampaio K, Stegmann C, Nemetchek MD, Dähling S, Ullrich L, Dittmer U, Witzke O, Koch M, Ryckman BJ, Lotfi R, McLellan JS, Krawczyk A, Sinzger C, Klein F. Single-cell analysis of memory B cells from top neutralizers reveals multiple sites of vulnerability within HCMV Trimer and Pentamer. Immunity. 2023 Nov 14;56(11):2602-2620.e10. PubMed
Gieselmann L, Kreer C, Ercanoglu MS, Lehnen N, Zehner M, Schommers P, Potthoff J, Gruell H, Klein F. Effective high-throughput isolation of fully human antibodies targeting infectious pathogens. Nat Protoc. 2021 Jul;16(7):3639-3671. PubMed
Kreer C, Zehner M, Weber T, Ercanoglu MS, Gieselmann L, Rohde C, Halwe S, Korenkov M, Schommers P, Vanshylla K, Di Cristanziano V, Janicki H, Brinker R, Ashurov A, Krähling V, Kupke A, Cohen-Dvashi H, Koch M, Eckert JM, Lederer S, Pfeifer N, Wolf T, Vehreschild MJGT, Wendtner C, Diskin R, Gruell H, Becker S, Klein F. Longitudinal Isolation of Potent Near-Germline SARS-CoV-2-Neutralizing Antibodies from COVID-19 Patients. Cell. 2020 Aug 20;182(4):843-854.e12. PubMed
Cohen-Dvashi H, Zehner M, Ehrhardt S, Katz M, Elad N, Klein F, Diskin R. Structural Basis for a Convergent Immune Response against Ebola Virus. Cell Host Microbe. 2020 Mar 11;27(3):418-427.e4. PubMed
Zehner M, Klein F. Antibody Teamwork against Ebola Virus Disease. Immunity. 2020 Feb 18;52(2):217-219. PubMed
Ehrhardt SA, Zehner M, Krähling V, Cohen-Dvashi H, Kreer C, Elad N, Gruell H, Ercanoglu MS, Schommers P, Gieselmann L, Eggeling R, Dahlke C, Wolf T, Pfeifer N, Addo MM, Diskin R, Becker S, Klein F. Polyclonal and convergent antibody response to Ebola virus vaccine rVSV-ZEBOV. Nat Med. 2019 Oct;25(10):1589-1600. PubMed
Zehner M, Marschall AL, Bos E, Schloetel JG, Kreer C, Fehrenschild D, Limmer A, Ossendorp F, Lang T, Koster AJ, Dübel S, Burgdorf S. The translocon protein Sec61 mediates antigen transport from endosomes in the cytosol for cross- presentation to CD8(+) T cells. Immunity. 2015 May 19;42(5):850-63. PubMed
Zehner M, Chasan AI, Schuette V, Embgenbroich M, Quast T, Kolanus W, Burgdorf S. Mannose receptor polyubiquitination regulates endosomal recruitment of p97 and cytosolic antigen translocation for cross-presentation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Jun 14;108(24):9933-8. PubMed
Publikationen (gesamt)
Das Team
Artem Ashurov, Wissenschafter (assoziiertes Mitglied; AG Virusimmunologie)
E-Mail aashurov@smail.uni-koeln.de
Marlene Brückner, M. Sc., Doktorandin
E-Mail marlene.brückner@uk-koeln.de
Dr. Nica Classen, Postdoktorandin
E-Mail nica.classen@uk-koeln.de
Nick Roll, Bachelorstudent
E-Mail nick.roll@uk-koeln.de
Zahra Saidi, M. Sc., Doktorandin
E-Mail zahra.saidi@uk-koeln.de
Linda Schlachter, Medizindoktorandin (assoziiertes Mitglied; AG Virusimmunologie)
E-Mail linda.schlachter@uk-koeln.de
Danylo Shestopal, Technischer Assistent
E-Mail danylo.shestopal@uk-koeln.de