EMVIC

One Health | Inter- und transdisziplinäres Vernetzungsprojekt für den Einfluss von Umweltexposition auf Mikrobiom, virale Immunantworten und Kindergesundheit (BMFTR)

Das EMVIC-Netzwerk verfolgt den One-Health-Ansatz und befasst sich mit einer zentralen Forschungslücke an der Schnittstelle zwischen Umweltgesundheit, Infektionsmedizin, Mikrobiomforschung, Immunologie und Public Health. Die Hauptfragestellung ist, wie sich Umwelteinflüsse während der Schwangerschaft und frühen Kindheit auf das Mikrobiom, die Entwicklung des Immunsystems, das Infektionsrisiko, den Erfolg von Impfungen und die langfristige Gesundheit von Kindern und Jugendlichen auswirken, basierend auf Proben und Daten der prospektiven Mutter-Kind Kohorte LiNA (Lifestyle and environmental factors and their Influence on Newborns’ Allergy risk). EMVIC konzentriert sich auf drei virale Krankheitserreger, die für Public Health und Immunmodulation während des gesamten Lebens von hoher Relevanz sind: Masernviren, das Epstein-Barr-Virus (EBV) und SARS-CoV-2. Zudem werden Darmbakteriengemeinschaften und ihre Metabolite, welche zunehmend als wichtige Modulatoren sowohl bei der Infektionsanfälligkeit als auch bei der Impfstoffwirksamkeit erkannt wurden, untersucht.

Das Gesamtvorhaben beinhaltet vier Teilprojekte (Abb. 1) und verbindet die Expertisen aus den Bereichen 
  • Immunologie/Umwelt: Dr. Gunda Herberth, Projektkoordinatorin, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ
  • Virologie: PD Dr. Corinna Pietsch, Universität Leipzig
  • Mikrobiom: PD Dr. Marius Vital, Medizinische Hochschule Hannover (MHH)

  • Epidemiologie/Serologie: Dr. Carolina Klett-Tammen, Dr. Vanessa Melhorn, Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)

Die Ergebnisse des EMVIC-Netzwerks werden eine wissenschaftliche Grundlage liefern, um besser zu verstehen, wie Umwelteinflüsse die Immunantworten auf Virusinfektionen und Impfungen beeinflussen, insbesondere bei gefährdeten Gruppen wie Schwangeren, Kindern und Jugendlichen. 

EMVIC Teilprojekte
Abbildung 1: Schematische Darstellung (BioRender) und Integration der vier Teilprojekte

Das Teilprojekt SARS@EMVIC am Helmholtz Zentrum für Umweltforschung-UFZ (Dr. Gunda Herberth) untersucht, wie sich Umweltfaktoren, insbesondere Chemikalienexpositionen, auf die Immunantwort gegen SARS-CoV-2 auswirken. Speziell fokussiert es sich auf die Untersuchung der zellulären Immunantwort bei den Kindern aus der Geburtskohorte vor und nach der Corona-Pandemie. Ziel ist es, vorhandene Umweltfaktoren, wie frühe Chemikalienexposition, die sich modulierend auf die SARS-CoV-2 Immunantwort auswirken, zu identifizieren. Im nächsten Schritt wird mittels in-vitro-Tests untersucht, wie sich immunmodulatorische Chemikalien auf die SARS-CoV-2 Immunantwort in humanen Immunzellen auswirken. Somit werden die epidemiologischen Daten funktionell validiert und kausale Hinweise abgeleitet. Dies gewährleistet eine enge Verzahnung von Forschung und klinischer Relevanz sowie eine hohe translationale Anschlussfähigkeit der generierten Daten in einem One-Health-Kontext.

Das Teilprojekt EBV@EMVIC an der Universität Leipzig (PD Dr. Corinna Pietsch) untersucht, wie Umwelt- und Lebensstilfaktoren sowie psychosoziale und sozioökonomische Belastungen die Immunantwort auf das Epstein-Barr-Virus (EBV) im Jugendalter beeinflussen. EBV ist ein weit verbreitetes Virus, das nach der Erstinfektion lebenslang im Körper verbleibt und bei einem Teil der Betroffenen mit späteren Erkrankungen in Verbindung gebracht wird. Auf Basis der LiNA-Kohorte führen wir Umwelt- und Gesundheitsdaten mit virologischen und immunologischen Messungen zusammen: Wir bestimmen den EBV-Status und den Zeitraum der Infektion, erfassen detaillierte Muster der EBV-spezifischen Antikörperantwort und untersuchen in ausgewählten Proben zusätzlich Virus- und Wirtsfaktoren (z. B. genetische Merkmale des Virus sowie Wirt-HLA-Varianten). Ziel ist es, typische Immunantwortmuster zu identifizieren und zu verstehen, welche Kombinationen aus Umweltbedingungen und individuellen Faktoren mit Unterschieden in der EBV-Immunantwort zusammenhängen. Die Ergebnisse fließen als qualitätsgesicherte, nachnutzbare Datenbausteine in die One-Health-Analysen des EMVIC-Verbunds ein und liefern Ansatzpunkte für weiterführende Studien.

Das Teilprojekt Micro@EMVIC an der Medizinischen Hochschule Hannover (PD Dr. Marius Vital) charakterisiert das Darmmikrobiom im Jugendalter mittels metagenomischer Analysen um zu untersuchen, wie dessen Zusammensetzung und Funktionen mit Umwelt- und Verhaltensdeterminanten sowie psychosozialen und sozioökonomischen Faktoren der teilnehmenden Jugendlichen korrelieren. Des Weiteren werden Untersuchungen zum sekretorischen Immunglobulin A (sIgA), welches Darmbakterien erkennt und somit eine Schlüsselposition in der Interaktion zwischen Immunsystem und Mikrobiom darstellt, durchgeführt. Spezifischer Fokus liegt dabei auf dem Zusammenhang zwischen Mikrobiommerkmalen und dem Impfstatus und Infektionen der Teilnehmenden. Hierzu werden Daten zur taxonomischen Zusammensetzung und Funktionen der Darmmikrobiota sowie Konzentration und Zielmuster des sIgA mit Impfstatus und Infektionen korreliert. Zudem werden Analysen mit weiteren Metadaten, insbesondere umweltbedingte Expositionsvariablen, z. B. chemische Belastungen während der Schwangerschaft, psychosoziale Stressfaktoren, Antibiotikaeinnahme und Ernährungsgewohnheiten, durchgeführt.

Das Teilprojekt Vacc@EMVIC am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung untersucht, wie frühe Umwelt- und Lebensstilfaktoren die Immunantwort nach Impfungen beeinflussen. Im Fokus steht die Masernimpfung als exemplarischer Use Case für die Entwicklung und Stabilität impfinduzierter Immunität vom frühen Kindesalter bis ins Jugendalter. Es werden longitudinale serologische Daten aus Nabelschnurblut sowie aus Proben im Alter von 2, 10 und 14 Jahren ausgewertet; ergänzend werden Proben der Mütter aus der Schwangerschaft berücksichtigt. Mittels Luminex-basierter Multiplex-Serologie werden Antikörperantworten gegen Masern sowie weitere Erreger wie Mumps, Röteln und Varizellen charakterisiert, um Impfstatus, Stärke der humoralen Immunantwort und mögliche Waning-Muster zu erfassen. Diese immunologischen Daten werden mit detaillierten Informationen zu frühen Expositionen verknüpft, insbesondere chemischen Belastungen während der Schwangerschaft, aber auch weiteren One-Health-relevanten Faktoren wie Tierkontakt, Infektionen, Stillen, Kinderbetreuung, psychosozialen Belastungen und Lebensstilfaktoren. Ziel ist es, Risikokonstellationen zu identifizieren, die mit abgeschwächter oder rascher abnehmender Impfantwort assoziiert sind. Die Ergebnisse werden in die harmonisierte EMVIC-Datenstruktur integriert und gemeinsam mit Daten aus den oben genannten Teilprojekten analysiert, um übergreifende Zusammenhänge zwischen Umwelt, Infektionen, Mikrobiom und Immunentwicklung im One-Health-Kontext abzuleiten.

Beteiligte Wissenschaftler/innen:

Koordinatorin:

Dr. Gunda Herberth (UFZ)

Projektpartner/innen:
PD Dr. Corinna Pietsch (UML)
PD Dr. Marius Vital (MHH)
Dr. Carolina Klett-Tammen / Dr. Vanessa Melhorn (HZI)