Ziel des Forschungsprojekts war der „Proof of Principle“ zur Aufklärung von Immunsignaturen durch neuartige bioinformatische Algorithmen zur Analyse von NGS-Daten. In einem definierten Maus-Infektionsmodell sollte der Nachweis erbracht werden, dass die Nachverfolgung der Immunreaktion auf ein definiertes Antigen im Hochdurchsatz möglich ist.
Durch Next-Generation-Sequencing (NGS) können Millionen individuelle Sequenzen bestimmt werden. So kann z. B. durch die Isolierung und Digitalisierung von T-Zell-Rezeptor (TZR)-kodierenden mRNAs eine Momentaufnahme des Immunsystems erstellt werden. Ein limitierender Faktor ist jedoch die Verarbeitung der enormen Datenmengen, für deren Auswertung und Interpretation innovative Software-Lösungen fehlen.
Bestreben des Forschungsvorhabens war es, ein leistungsfähiges bioinformatisches Analyseverfahren zur Hochdurchsatzbestimmung individueller Immunsignaturen zu entwickeln, mit deren Hilfe die Frage beantwortet werden sollte, ob die Analyse von Immunsignaturen mittels Computer-Algorithmen zur Prädiktion, Diagnose und Therapie beim Menschen routinemäßig genutzt werden kann. Durch „Proof of Principle“-Untersuchungen im Mausmodell wurde die T-zelluläre Immunantwort gesunder sowie Virus-infizierter Mäuse zu verschiedenen Zeitpunkten nach Infektion digitalisiert. Auf Basis der so generierten NGS-Datensätze wurden hochdurchsatzfähige Analyse- und Interpretations-Algorithmen entwickelt.
Die entwickelten Algorithmen ermöglichten noch tiefere Einblicke in die Dynamik des Immunsystems bei einer Virusinfektion. Die Software überzeugt durch eine einfache Bedienbarkeit und eine anschauliche Ergebnisdarstellung. Durch immunologische Funktionsuntersuchungen konnte die Belastbarkeit der bioinformatischen Aussagen hinsichtlich der T-Zellantworten bestätigt werden. Damit sind die technischen Voraussetzungen für eine effiziente und belastbare Auswertung und Interpretation digitalisierter Daten des Immunsystems geschaffen worden. Die Algorithmen lassen sich problemlos auf das humane System übertragen und im Zuge einer personalisierten Medizin für das Individuum nutzbar machen.
