AG Thurley

Die komplexen Wechselwirkungen von Immunzellen mit Hilfe der Mathematik verstehen

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Systembiologie der Entzündung

Die Immunantwort von Säugetieren basiert auf der Interaktion und Kooperation von vielen unterschiedlichen Zellen mit individuellen Eigenschaften. Insbesondere ist ein Netzwerk interagierender T-Zellen entscheidend für den Verlauf von Entzündungsreaktionen, welche sich unter bestimmten Umständen selbst erhalten und so zu chronischen Autoimmunerkrankungen führen können. Die Forschung der vergangenen Jahrzehnte hat ein umfangreiches Wissen über die an chronischen Entzündungen beteiligten Prozesse zusammengetragen. Allerdings ist es mit den vorhandenen Methoden oft schwierig zu beurteilen, wieviel die einzelnen Mechanismen zum Gesamtbild beitragen. Insbesondere, was die entscheidenden Bedingungen und „Zutaten“ für die Entwicklung von chronischen Entzündungsreaktionen sind? Und können wir aus dem vorhandenen Wissen Strategien entwickeln, um Therapieansätze zu verbessern? Heute eingesetzte Medikamente, die die interzelluläre Kommunikation von Immunzellen beeinflussen (sog. Zielgerichtete oder „biologische“ Therapien), z.B. TNF-alpha Blocker, sind häufig nicht sehr effektiv und haben beachtliche Nebenwirkungen.

Die Analyse von komplexen Netzwerken erfordert mathematische Methoden. Unsere Forschungsgruppe wird neuartige Methoden der mathematischen Datenanalyse und Modellierung entwickeln und anwenden, um die Regulation von Immunantworten zu untersuchen. Insbesondere werden wir Hochdurchsatzmethoden in der Bildanalyse verwenden, um die räumliche Verteilung im Gewebe von interagierenden Immunzellen aufzuklären. Außerdem werden wir verschiedene kinetische Daten analysieren (z.B. Genexpression und Zytometrie), und Methoden der Modellierung verwenden, die den Vergleich und die Zusammenführung von solchen Informationen ermöglichen (Thurley, Wu, Altschuler, Cell Systems 2018).

Ein wichtiges Ziel der Forschungsgruppe ist die Entwicklung eines interdisziplinären Ansatzes zur Untersuchung von Netzwerken der interzellulären Kommunikation. Auf diese Weise werden wir die Auswirkungen von therapeutischen Eingriffen auf die Art und die Stärke einer Immunantwort erforschen, um so den Weg zu ebnen für die Verbesserung von zielgerichteten Therapien gegen Autoimmunerkrankungen.

Keywords
Mathematical modeling
Computer vision
T cell communication
Dynamical network analysis

Gruppenleiter Systembiologie der Entzündung Dr. Kevin Thurley Tel +49 30 28460 734 kevin.thurley@drfz.de Zur Person
Gruppenleiter
    Dr. Kevin Thurley
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Gruppenleiter
Dr. Kevin Thurley

Doktoranden
Philipp Burt, Bsc. Biophysics, PhD Student
Sebastian Serve, Bsc. Mathematics, MD Student
Gustav Geißler, Bsc. Physics, Master Student

Gruppenleiter
    Dr. Kevin Thurley
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Prof Steven Altschuler PhD, University of California San Francisco, USA
Prof Lani Wu PhD, University of California San Francisco, USA
Prof Orion Weiner PhD, University of California San Francisco, USA
Prof Dr Max Löhning, DRFZ Berlin

Prof Dr Andreas Radbruch, DRFZ Berlin
Prof Dr Anja Hauser, DRFZ Berlin
Prof Dr Chiara Romagnani, DRFZ Berlin

Prof Dr Thomas Höfer, DKFZ Heidelberg
Dr Alba Diz-Muñoz, EMBL Heidelberg
Dr Elfriede Friedmann, University of Heidelberg

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    Dr. Kevin Thurley
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Hammer Q, Rückert T, Borst EM, Dunst J, Haubner A, Durek P, Heinrich F, Gasparoni G, Babic M, Tomic A, Pietra G, Nienen M, Blau IW, Hofmann J, Na IK, Prinz I, Koenecke C, Hemmati P, Babel N, Arnold R, Walter J, Thurley K, Mashreghi MF, Messerle M, Romagnani C. Peptide-specific recognition of human cytomegalovirus strains controls adaptive natural killer cells. Nat Immunol. 19(5):453-63 (2018).

Thurley K, Wu LF, Altschuler SJ. Modeling cell-to-cell communication networks using response-time distributions. Cell Systems 6:355 (2018).

Thurley K, Herbst C, Wesener F, Koller B, Wallach T, Maier B, Kramer A, Westermark PO. Principles for circadian orchestration of metabolic pathways. PNAS (2017).

Diz-Muñoz A, Thurley K, Chintamen S, Altschuler SJ, Wu LF, Fletcher DA, Weiner OD. Membrane Tension Acts Through PLD2 and mTORC2 to Limit Actin Network Assembly During Neutrophil Migration. PLoS Biol 14(6):e1002474 (2016).

Thurley K, Gerecht D, Friedmann E, Höfer T. Three-Dimensional Gradients of Cytokine Signaling between T Cells. PLoS Comput Biol 11(4):e1004206 (2015).

Gruppenleiter
    Dr. Kevin Thurley
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