Keeping track of pathogen evolution!
Allgemein
Ein wichtiges Werkzeug zur Überwachung des Infektionsgeschehens in der Bevölkerung ist die vollständige Sequenzierung des Erreger-Erbguts (Genom). Anhand dieser Sequenzinformationen lassen sich beispielsweise Verwandtschaftsverhältnisse zwischen Erregern aufzeigen, sowie Übertragungswege zwischen Infizierten nachvollziehen, aber auch neue Erregervarianten identifizieren. Auf Grundlage dieser Daten können Strategien für eine effektive Pandemiesteuerung entwickelt werden.
Im Rahmen des NUM-Forschungsprojekts B-FAST (Bundesweites Forschungsnetz angewandte Surveillance und Testung) wurde ein Netzwerk zur genomischen Überwachung (Surveillance) initiiert und das Fundament für die Sammlung und gemeinsame wissenschaftliche Nutzung dieser Daten gelegt. Dieses Netzwerk wird aufgrund der besonderen Relevanz der Daten für die öffentliche Gesundheit und Patient*innenversorgung als sogenannte NUM-Infrastruktur im Projekt GenSurv (Genomic Pathogen Surveillance and Translational Research) fortgeführt und weiter ausgebaut. Im Fokus der GenSurv-Infrastruktur steht dabei vor allem die Errichtung einer zentralen Datenplattform (Data Hub), in dem alle eingebrachten genetischen Daten in einem Stammbaum miteinander verglichen werden, die Definition, wer welche Proben in welchem Umfang genetisch untersuchen soll, um Aussagen über die Verteilung zu machen sowie die Erarbeitung der Reihenfolge, in der diese Surveillance auch für weitere die Gesundheit gefährdende Erreger etabliert werden soll. Zudem wird das NUM-Projekt MolTraX (Molekulare Surveillance und Infektionskettenverfolgung für lokale Gesundheitsbehörden) den öffentlichen Gesundheitsdienst exemplarisch in die GenSurv-Infrastruktur integrieren. GenSurv und MolTraX erfolgen in enger Kooperation mit dem Robert Koch-Institut. Konkret werden aktuell die in den Universitäten bereits vorab erhobenen Daten auf einer zentralen Datenplattform gesammelt und bundesweit auf verschiedenen Ebenen des Gesundheitswesens, in wissenschaftlich-akademischen Einrichtungen und im öffentlichen Gesundheitsdienst zur Verfügung gestellt. Die Bereitstellung der Daten soll unter anderem dazu beitragen die Entstehung – im aktuellen Beispiel – neuer Virusvarianten und deren Verbreitungsdynamik möglichst zeitnah verfolgen sowie Übertragungswege und Infektionsketten schnell und einfach nachvollziehen zu können. Insbesondere die Kooperation mit dem Robert Koch-Institut (RKI) in Berlin soll in GenSurv weiter vertieft werden und allen Akteur*innen zur Nutzung bereitgestellt werden.
GenSurv ist eine von insgesamt fünf Infrastrukturen im NUM, die aus Forschungsprojekten der ersten NUM-Förderperiode (01.04.2020 – 31.12.2021) hervorgegangen sind
Ziele
Der Forschungsfokus von GenSurv liegt auf der Initiierung einer Infrastruktur und Erarbeitung eines Konzepts für eine integrierte molekulare Surveillance relevanter Infektionserreger in Deutschland. Dabei wird in enger Kooperation mit dem RKI die Rolle der Unikliniken einerseits und der Mehrwert der Zusammenarbeit andererseits herausgearbeitet.
Darüber hinaus liegt ein Fokus auf der kontinuierlichen Anpassung und Weiterentwicklung für weitere Krankheitserreger im Hinblick auf künftige Pandemien.
Vision
Wir überwachen die Evolution und Verbreitung von bakteriellen und viralen Krankheitserregern in Deutschland und tragen damit zum Schutz der Bevölkerung vor Infektionskrankheiten bei. In enger Kooperation mit dem Robert Koch-Institut stärkt GenSurv die Handlungskompetenz der relevanten Stakeholder in endemischen, epidemischen, pandemischen und Ausbruchs-Situationen und verknüpfen die Expertisen der Universitätsmedizin, der Wissenschaft und des Öffentlichen Gesundheitsdienstes. Wir unterstützen politische Entscheidungsprozesse und die Öffentlichkeit durch das Bereitstellen relevanter Informationen und Analysen.
Mission
Gemeinsam mit dem Robert Koch-Institut unter Einbezug weiterer Expert*innen entwickeln wir ein nationales Netzwerk für die Genomische Erreger-Surveillance (GES), in dem wir für die Surveillance relevante Strategien, Technologien und Expertisen effizient zusammenführen, bewerten, (weiter-)entwickeln und zur gemeinsamen Nutzung zur Verfügung stellen. Dazu gehören insbesondere Strategien zur Auswahl und Beprobung relevanter Infektionserreger, der Aufbau einer Daten-Infrastruktur zur Speicherung und Analyse von Infektionserreger-Sequenzierungsdaten sowie eine Verknüpfung dieser Daten mit ausgewählten Informationen zum Verhalten des Erregers und dem Kontext, in dem die Infektion erfolgte. Diese kombinierte Infrastruktur ist grundsätzlich skalierbar und international anschlussfähig konzipiert. Flankierend werden Kommunikationstools und eine Informationsplattform zur Förderung von Interaktion und Wissensaustausch zwischen den relevanten Stakeholdern aufgebaut. Unsere Infrastruktur basiert auf Institutions-, Sektoren- und Professionen-übergreifender und überregionaler vertrauensvoller Zusammenarbeit. Wir kooperieren mit anderen Infrastrukturen und Initiativen innerhalb und außerhalb des Netzwerk Universitätsmedizin. Die Prinzipien der Offenheit, Kollaboration, Qualitätssicherung und Effizienz gemäß der FAIR-Prinzipien stellen die Basis unseres Arbeitens dar.
Effektive und effiziente („intelligente“) Samplingstrategien für verschiedene pan- und epidemische Kontexte
Die Zielsetzung von AP1 ist die bestmögliche Wissensbasis, die zur Führung einer bestgeeigneten zeitgemäßen Infrastruktur erforderlich ist, iterativ herzustellen unter besonderer Berücksichtigung von Effektivität, Effizienz, Passform und Akzeptanz. Dazu wird zum einen ein Stufenplan für eine Optimierung der bereits bestehenden Basisinfrastruktur hin zu einer skalierbaren und Anwender-orientierten Erfassung- und Beprobungsstrategie für die genomische Erregersurveillance in Deutschland entwickelt. Zum anderen werden Pathogen-Transmissionsnetzwerke charakterisiert und mathematisch modelliert, um darauf Empfehlungen für repräsentative, effektive und vor allem effiziente Beprobungsstrategien zu formulieren.
Zentraler Data Hub
Das Ziel von AP2 ist der Betrieb eines zentralen Data Hubs, welcher die Erfassung, das Speichern und die Analyse von SARS-CoV-2 Sequenzierungsdaten (und ab 2023 anderer Erreger) ermöglicht, inkl. der Erfassung der beim Sequtenzierungsprozess generierten Rohdaten. Der Data Hub wird eine optimierte SARS-CoV-2-Assemblierungspipeline zur Verfügung stellen und auf zum Data Hub übertragene Datensätze zum Zwecke der Qualitätskontrolle anwenden.
Analytische Tools im Data Hub
Die zentralen Ziele von AP3 beinhalten die Entwicklung der analytischen Tools, um die Nützlichkeit der im Data Hub gesammelten Daten für andere Partner innerhalb und außerhalb des Netzwerks Universitätsmedizin und für das pandemische Management, insbesondere auch für die Öffentlichen Gesundheitsdienste, zu optimieren.
Phänotypische Charakterisierung erfolgreicher Lineages
Das Ziel von AP 4 ist, über die Charakterisierung von Pathogen-Phänotypen die Verbindung herzustellen zwischen der Untersuchung genetischer Strukturen auf der einen Seite und klinischen und Public-Health-Entscheidungsprozessen auf der anderen Seite („Stein von Rosetta“-Funktion).
Infrastruktur- übergreifende Koordination
AP5 stellt die übergreifende Koordination und Öffentlichkeitsarbeit aller Infrastrukturprojekte im Netzwerk Universitätsmedizin sicher.
Unterstützung bei Koordination und Vernetzung
Ziel des Z-Projekts ist es, zu einer Vernetzung der Infrastruktur-Partner untereinander und mit anderen Projekten und Partnern des Netzwerk Universitätsmedizin sowie externen Partnern beizutragen. Dazu wird eine zentrale Sammel- und Ausgabestelle für Informationen verwaltet.
