AG Chang

Wie beeinflusst die Darmflora chronische Entzündungen und Krebs?

Einleitung
Mitarbeitende
Kooperationen
Ausgewählte Publikationen
Drittmittelprojekte

Schwiete-Labor für Mikrobiota und Entzündung

Rund 10% der Bevölkerung Deutschlands leiden unter chronischen Entzündungskrankheiten wie Rheuma, Schuppenflechte oder Darmentzündungen. Bei Betroffenen ist die Zusammensetzung der Darmflora (intestinale Mikrobiota) im Vergleich zu gesunden Menschen verändert (Dysbiose). Die Darmflora ist aber nicht nur Spiegel unserer Gesundheit, sondern kann auch den klinischen Verlauf, das Krebsrisiko und das Ansprechen auf Therapie beeinflussen. Gefördert von der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung versuchen wir den Dialog zwischen Bakterien und Wirt und dadurch die Entstehung und Chronifizierung von Entzündungen zu verstehen.
Gemeinsam mit der Gastroenterologie der Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, und mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig hat unsere Arbeitsgruppe eine neue Methode zur Untersuchung der Bakterien der Darmflora auf Einzelzellebene entwickelt. Wir hoffen mit dieser Methode ein besseres Verständnis über die Rolle von individuellen Bakterien bei chronischen Entzündungen zu erlangen. Dazu untersuchen wir Mikrobiota-Proben von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED), Darmkrebs und rheumatischen Erkrankungen.

Wir nutzen Merkmale von Bakterien, die wir mithilfe von Färbereagenzien sichtbar machen können, wie z.B. die Genomgröße, die Markierung von Bakterien mit körpereigenen Antikörpern, metabolische Aktivität oder Zuckerstrukturen auf der Oberfläche der Bakterien, um die Zusammensetzung und deren Veränderung bei Krankheit und unter Therapie genauesten zu untersuchen. Zusätzlich zur potentiellen Eignung der Methode zum Monitoring eines Therapieverlaufes,  eröffnet uns die Methode der „Mikrobiota-Zytometrie“ die Zusammensetzung der Darmflora aus Stuhlproben von gesunden und erkrankten Menschen schnell und einfach vergleichen zu können, um Bakterien zu identifizieren, die mit verschiedenen Krankheitsbildern assoziiert sind und um eventuelle kausale Zusammenhänge aufzuklären. Denn ein entscheidender Vorteil der Mikrobiota-Zytometrie ist die Möglichkeit, Bakterien direkt aus Stuhlproben zu sortieren und uns so die Analyse von Bakterien zu ermöglichen, die man noch nicht kultivieren kann.
Wir haben bereits ein Bakterium identifiziert, welches das Potential hat, Entzündungen zu hemmen, indem es die Expression des entzündungshemmenden Zytokins TGF-β fördert, wodurch auch die Produktion von sogenannten IgA-Antikörpern verstärkt wird. Diese „Darmantikörper“, gehören mit zur Barriere, die unter anderem verhindert, dass Darmbakterien die Darmwand unkontrolliert durchdringen und eine Entzündung verursachen. Wir konnten das Genom von Anaeroplasma bereits vollständig sequenzieren und versuchen nun den molekularen Mechanismus, wie Anaeroplasma das Immunsystem moduliert zu entschlüsseln.

Des Weiteren entwickeln wir zurzeit dreidimensionale Dünndarm-Organoide zur Untersuchung des Einflusses mikrobieller Reize der Mikroflora auf die Darmbarriere in Zellkultur. Die erlaubt uns auch die Anzahl notwendigerweise geopferter Tiere im Sinne des 3R-Konzeptes (Replace (Vermeiden), Reduce (Verringern), Refine (Verbessern) zu reduzieren.

Das Ziel all unserer Arbeiten ist ein besseres Verständnis der Rolle von einzelnen Bakterienspezies bei der Entstehung und Aufrechterhaltung von chronischen Entzündungen, um darüber neue therapeutische Ansätze über die gezielte Manipulation der Darmflora zu entwickeln.

Stichworte
Mikrobiota
Mikrobiota-Zytometrie
IgA
Chronische Entzündungen
Krebs

Schwiete-Labor für Mikrobiota und Entzündung Dr. habil. Hyun-Dong Chang Tel +49 (0)30 28460-761 chang@drfz.de Zur Person
Gruppenleiter
Diese Arbeitsgruppe wird von der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung gefördert
Weiter zu Mitarbeitende

Gruppenleiter
Dr. rer. nat. habil. Hyun-Dong Chang

Wissenschaftler
Dr. Alexander Beller
Dr. Pawel Durek
Dr. Ute Hoffmann
Dr. René Riedel

Doktoranden
Lisa Budzinski, M.Sc.
Victoria von Goetze, M.Sc.
Kevin Heiking, M.Sc.
Qing Hu, Master of internal medicine
Aayushi Shah, M.Sc.

Bachelor/Diplom/Master
Tanisha Momtaz, B. Sc.
Sabrina Freytag, B.Sc.
Mattheo Gundermann B.Sc.
Toni Sempert
Jonathan Pflüger

Technische Assistenz
René Maier

Gruppenleiter
Diese Arbeitsgruppe wird von der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung gefördert
Weiter zu Kooperationen
  • Dr. Petra Bacher, IKMB – Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany
  • Dr. Charlotte Esser, Leibniz Forschungsinstitut für Umweltmedizin Düsseldorf, Germany
  • Dr. Ahmed Hegazy, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik I, Germany
  • Prof. Dr. med Kai Hildner Universitätsklinkium Erlangen
  • Dr. Kathrin Hochrath, AG Charlotte Esser, Leibniz-Institut für Umwelt-Medizinische Forschung
  • Dr. Andrey Kruglov, DRFZ, Germany
  • Dr. Anja Kühl, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik I, Germany
  • Dr. Mir-Farzin Mashreghi, DRFZ, Germany
  • Dr. Susann Müller, Helmholtz Institut für Umweltforschung, Leipzig, Germany
  • Dr. Denis Poddubnyy, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik I, Germany
  • Anne Regierer, DRFZ, Germany
  • Dr. Chiara Romagnani, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik I, Germany
  • Dr. Dagmar Scheel-Toellner, Universität Birmingham, Germany
  • Dr. Maren Schmiester, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Hämatologie, Onkologie und Tumorimmunologie, Germany
  • Dr. Alexander Scheffold, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany
  • Dr. Britta Siegmund, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik I, Germany
  • Dr. Rene Toes and Dr. Ulrich Scherer, Leiden University Medical Centre, The Netherlands
  • Dr. Carl Weidinger, Charité Universitätsmedizin Berlin, Medizinische Klinik I, Germany
  • Dr. Jakob Zimmermann, Universität Bern, Germany
Gruppenleiter
Diese Arbeitsgruppe wird von der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung gefördert
Weiter zu Ausgewählte Publikationen
  • Beller A, Kruglov A, Durek P, von Goetze V, Werner K, Heinz GA, Ninnemann J, Lehmann K, Maier R, Hoffmann U, Riedel R, Heiking K, Zimmermann J, Siegmund B, Mashreghi MF, Radbruch A, Chang HD. Specific microbiota enhances intestinal IgA levels by inducing TGF-β in T follicular helper cells of Peyer’s patches in mice. Eur J Immunol. 2020 Feb 17. doi: 10.1002/eji.201948474.
  • Esser C, Hochrath K, Teichweyde N, Krutmann J, Chang HD. Beyond sequencing: fast and easy microbiome profiling by flow cytometry. Arch Toxicol. 2019 Sep;93(9):2703-2704. doi: 10.1007/s00204-019-02527-1. Epub 2019 Jul 20. PubMed PMID: 31327023.
  • Chang HD, Tokoyoda K, Hoyer B, Alexander T, Khodadadi L, Mei H, Dörner T, Hiepe F, Burmester GR, Radbruch A. Pathogenic memory plasma cells in autoimmunity. Curr Opin Immunol. 2019 Oct 29;61:86-91. doi:10.1016/j.coi.2019.09.005.
  • Christian Neumann, Jonas Blume, Urmi Roy, Peggy P. Teh, Ajithkumar Vasanthakumar, Alexander Beller, Yang Liao, Frederik Heinrich, Teresita L. Arenzana, Jason A. Hackney, Celine Eidenschenk, Eric J. C. Gálvez, Christina Stehle, Gitta A. Heinz, Patrick Maschmeyer, Tom Sidwell, Yifang Hu, Derk Amsen, Chiara Romagnani, Hyun-Dong Chang, Andrey Kruglov, Mir-Farzin Mashreghi, Wei Shi, Till Strowig, Sascha Rutz, Axel Kallies and Alexander Scheffold; c-Maf-dependent Treg cell control of intestinal TH17 cells and IgA establishes host–microbiota homeostasis; Nature Immunology 2019
  • H, Dela Cruz GV, Eck S, Elliott J, Errington R, Filby A, Gagnon D, Gardner R, Green C, Gregory M, Groves CJ, Hall C, Hammes F, Hedrick M, Hoffman R, Icha J, Ivaska J, Jenner DC, Jones D, Kerckhof FM, Kukat C, Lanham D, Leavesley S, Lee M, Lin-Gibson S, Litwin V, Liu Y, Molloy J, Moore JS, Müller S, Nedbal J, Niesner R, Nitta N, Ohlsson-Wilhelm B, Paul NE, Perfetto S, Portat Z, Props R, Radtke S, Rayanki R, Rieger A, Rogers S, Rubbens P, Salomon R, Schiemann M, Sharpe J, Sonder SU, Stewart JJ, Sun Y, Ulrich H, Van Isterdael G, Vitaliti A, van Vreden C, Weber M, Zimmermann J, Vacca G, Wallace P, Tárnok A. Cyt-Geist: Current and Future Challenges in Cytometry: Reports of the CYTO 2018 Conference Workshops. Cytometry A. 2019 Jun;95(6):598-644. doi: 10.1002/cyto.a.23777. PubMed PMID: 31207046.
  • Cossarizza A, Chang HD, Radbruch A et al Guidelines for the use of flow cytometry and cell sorting in immunological studies (second edition). Eur J Immunol. 2019 Oct;49(10):1457-1973. doi: 10.1002/eji.201970107.
  • Zimmermann J, Durek P, Kühl AA, Schattenberg F, Maschmeyer P, Siracusa F, Lehmann K, Westendorf K, Weber M, Riedel R, Müller S, Radbruch A, Chang HD. The intestinal microbiota determines the colitis-inducing potential of T-bet-deficient Th cells in mice. Eur J Immunol. 2018 Jan;48(1):161-167. doi: 10.1002/eji.201747100.
Gruppenleiter
Diese Arbeitsgruppe wird von der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung gefördert
Weiter zu Drittmittelprojekte
  • Rolf M. Schwiete Stiftung
  • TRR130 Teilprojekt 16 (Radbruch/Chang): Deciphering the Survival Code of Memory Plasma Cells and Memory B Cells
  • TRR241 Teilprojekt B03 (Chang/Radbruch): The intestinal epithelial cells in the dialogue between microbiota and the immune system
  • EU H2020 IMI2 RTCure: WP3 (Project leader Chang/Radbruch)
  • EU H2020 IMI2 3TR
Gruppenleiter
Diese Arbeitsgruppe wird von der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung gefördert
Weiter zu Einleitung