Skip to main content

Host Genetics

Forschungskonzept

Die Art und Weise, wie das humane Immunsystems auf den Kontakt mit Krankheitserregern reagiert, ist von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich. Zum einen gibt es eine hohe Variabilität in Bezug auf die Infektionsanfälligkeit (sogenannte Suszeptibilität), zum anderen sind nach erfolgter Infektion auch die Krankheitsverläufe sehr unterschiedlich. Der Beitrag genetischer Faktoren zu dieser Variabilität wird unter dem Begriff „Wirtsgenetik“ (engl. host genetics) zusammengefasst. Die Forschung auf diesem Gebiet ist vergleichsweise jung und bekam besonders durch den Ausbruch der SARS-CoV-2-Pandemie im Frühjahr 2020 globale Aufmerksamkeit.

Nach Infektion mit SARS-CoV-2 zeigten sich extrem variable Verläufe der assoziierten Lungenkrankheit COVID-19. Obwohl relativ zeitnah Risikofaktoren für eine schwere COVID-19-Erkrankung beschrieben wurden (z. B. fortgeschrittenes Alter, männliches Geschlecht oder Vorerkrankungen), konnten diese die Unterschiede in der Anfälligkeit für Infektionen oder die Schwere des Krankheitsverlaufs nicht vollständig erklären. Um wirtsgenetische Risikofaktoren für COVID-19 zu identifizieren, wurde in Bonn die „Bonn Study on COVID Genetics“ (BoSCO-Studie) ins Leben gerufen (bosco-studie.de). Im Rahmen von BoSCO rekrutieren wir Personen mit nachgewiesener SARS-CoV-2-Infektion und verschiedenen Krankheitsmanifestationen, durch die Zusammenarbeit mit Kliniken und bevölkerungsbasierten Ansätzen. Anhand dieser Kohorte haben wir bereits eine Vielzahl systematischer Studien zum genetischen Hintergrund von COVID-19 durchgeführt, einschließlich genomweiter Assoziationsstudien (GWAS) und systematischer Sequenzierungsansätze. Mit der BoSCO-Studie waren wir beteiligt an der Identifizierung häufiger Risikovarianten im Rahmen der internationalen COVID-19 HGI, aber auch zur Etablierung der TLR7-Defizienz als wichtigster monogenetischer Ursache für schweres COVID-19. Kürzlich haben wir die Studien zur Wirtsgenetik auf die postakute Folgeerkrankung LongCOVID ausgeweitet und sind auch hier an internationalen Konsortien beteiligt.

Trotz der schnellen Erfolge im Bereich der COVID-19 Wirtsgenetik sind viele Risikofaktoren weiterhin unaufgeklärt. Um weitere genetische Risikofaktoren zu identifizieren, und dadurch wertvolle Informationen für die Risikoprädiktion und Entwicklung therapeutischer Optionen zu erhalten, arbeiten wir zusätzlich zur BoSCO-Studie und den Kollaborationen mit der COVID-19 HGI mit weiteren nationalen Projekten zusammen, z.B. der DeCOI-Initiative (www.decoi.eu) und dem BMBF-geförderten NAPKON-Projekt (https://napkon.de). Neben der Identifizierung der genetischen Risikofaktoren für COVID-19 möchten wir uns in Zukunft weiteren Infektionserkrankungen zuwenden und die molekularen Mechanismen, die durch die genetischen Risikovarianten vermittelt werden, besser verstehen. Hierfür kollaborieren wir mit verschiedenen Arbeitsgruppen des Immunosensation2 Exzellenz-Clusters.

Unsere Projektleiter

Dr. rer. nat. Kerstin Ludwig

Dr. rer. nat. Kerstin Ludwig

Unsere Mitarbeiter

Dr. med. Axel Schmidt

Dr. med. Axel Schmidt

Assistenzarzt
Telefon: 0228 – 287 – 51276
E-Mail: axel.schmidt@ukbonn.de
Jannik Boos

Jannik Boos

Medizinischer Doktorand
Pari Behzad

Pari Behzad

SHK (BoSCO-Studie)
Ruchi  Tanavade

Ruchi Tanavade

WHF (BoSCO-Studie) / Masterstudentin
E-Mail:

Pubilkationen und Pressemitteilungen

The COVID-19 Host Genetics Initiative: A second update on mapping the human genetic architecture of COVID-19. 2022. Preprint @medrxiv; https://doi.org/10.1101/2022.12.24.22283874

Lammi V, Nakanishi TJones SEAndrews SJKarjalainen JCortés BO’Brien HEFulton-Howard BEHaapaniemi HH, Schmidt AMitchell REMousas AMangino MHuerta-Chagoya ASinnott-Armstrong NCirulli ETVaudel MKwong ASFMaiti AKMarttila MBatini C, Minnai FDearman ARWarmerdam CAR, Sequeros CBWinkler TW, Jordan DM, Guare LVergasova EMarouli EStriano PZainulabid UAKumar AAhmad HFEdahiro RAzekawa SLong COVID Host Genetics InitiativeFinnGenDBDS Genomic ConsortiumGEN-COVID Multicenter StudyGrzymski JJIshii MOkada YBeckmann NDKumari MWagner RHeid IMJohn CShort PJMagnus PBanasik KGeller FFranke LHRakitko ADuncan ELRenieri ATsilidis KKde Cid R, Niavarani ATusié-Luna TVerma SSDavey Smith GTimpson NJDaly MJGanna ASchulte ECSRichards JBLudwig KUHultström MZeberg H and Ollila HM: Genome-wide Association Study of Long COVID. 2023. Preprint @medrxiv; https:/doi.org/10.1101/2023.06.29.23292056v1

Schmidt A, Röner S, Mai K, Klinkhammer H, Kircher M and Ludwig KUPredicting the pathogenicity of missense variants using features derived from AlphaFold2. Bioinformatics. 2023. Epub https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btad280.

Butler-Laporte G, Povysil G, Kosmicki JA, Cirulli ET, Drivas T, Furini S, Saad C, Schmidt A, Olszewski P, Korotko U, Quinodoz M, Çelik E, Kundu K, Walter K, Jung J, Stockwell AD, Sloofman LG, Jordan DM, Thompson RC, Del Valle D, Simons N, Cheng E, Sebra R, Schadt EE, Kim-Schulze S, Gnjatic S, Merad M, Buxbaum JD, Beckmann ND, Charney AW, Przychodzen B, Chang T, Pottinger TD, Shang N, Brand F, Fava F, Mari F, Chwialkowska K, Niemira M, Pula S, Baillie JK, Stuckey A, Salas A, Bello X, Pardo-Seco J, Gómez-Carballa A, Rivero-Calle I, Martinón-Torres F, Ganna A, Karczewski KJ, Veerapen K, Bourgey M, Bourque G, Eveleigh RJ, Forgetta V, Morrison D, Langlais D, Lathrop M, Mooser V, Nakanishi T, Frithiof R, Hultström M, Lipcsey M, Marincevic-Zuniga Y, Nordlund J, Schiabor Barrett KM, Lee W, Bolze A, White S, Riffle S, Tanudjaja F, Sandoval E, Neveux I, Dabe S, Casadei N, Motameny S, Alaamery M, Massadeh S, Aljawini N, Almutairi MS, Arabi YM, Alqahtani SA, Al Harthi FS, Almutairi A, Alqubaishi F, Alotaibi S, Binowayn A, Alsolm EA, El Bardisy H, Fawzy M, Cai F, Soranzo N, Butterworth A; COVID-19 Host Genetics Initiative; DeCOI Host Genetics Group; GEN-COVID Multicenter Study (Italy); Mount Sinai Clinical Intelligence Center; GEN-COVID consortium (Spain); GenOMICC Consortium; Japan COVID-19 Task Force; Regeneron Genetics Center; Geschwind DH, Arteaga S, Stephens A, Butte MJ, Boutros PC, Yamaguchi TN, Tao S, Eng S, Sanders T, Tung PJ, Broudy ME, Pan Y, Gonzalez A, Chavan N, Johnson R, Pasaniuc B, Yaspan B, Smieszek S, Rivolta C, Bibert S, Bochud PY, Dabrowski M, Zawadzki P, Sypniewski M, Kaja E, Chariyavilaskul P, Nilaratanakul V, Hirankarn N, Shotelersuk V, Pongpanich M, Phokaew C, Chetruengchai W, Tokunaga K, Sugiyama M, Kawai Y, Hasegawa T, Naito T, Namkoong H, Edahiro R, Kimura A, Ogawa S, Kanai T, Fukunaga K, Okada Y, Imoto S, Miyano S, Mangul S, Abedalthagafi MS, Zeberg H, Grzymski JJ, Washington NL, Ossowski S, Ludwig KU, Schulte EC, Riess O, Moniuszko M, Kwasniewski M, Mbarek H, Ismail SI, Verma A, Goldstein DB, Kiryluk K, Renieri A, Ferreira MAR and Richards JB :  Exome-wide association study to identify rare variants influencing COVID-19 outcomes: Results from the Host Genetics Initiative. PLoS Genet. 2022; 18(11):e1010367. doi: 10.1371/journal.pgen.1010367.

 

Degenhardt F, Ellinghaus D, Juzenas S, Lerga-Jaso J, Wendorff M, Maya-Miles D, Uellendahl-Werth F, ElAbd H, Rühlemann MC, Arora J, Özer O, Lenning OB, Myhre R, Vadla MS, Wacker EM, Wienbrandt L, Ortiz AB, Salazar A, Chercoles AG, Palom A, Ruiz A, Garcia-Fernandez AE, Blanco-Grau A, Mantovani A, Zanella A, Holten AR, Mayer A, Bandera A, Cherubini A, Protti A, Aghemo A, Gerussi A, Ramirez A, Braun A, Nebel A, Barreira A, Lleo A, Teles A, Kildal AB, Biondi A, Caballero-Garralda A, Ganna A, Gori A, Glück A, Lind A, Tanck A, Hinney A, Nolla AC, Fracanzani AL, Peschuck A, Cavallero A, Dyrhol-Riise AM, Ruello A, Julià A, Muscatello A, Pesenti A, Voza A, Rando-Segura A, Solier A, Schmidt A, Cortes B, Mateos B, Nafria-Jimenez B, Schaefer B, Jensen B, Bellinghausen C, Maj C, Ferrando C, Horra C, Quereda C, Skurk C, Thibeault C, Scollo C, Herr C, Spinner CD, Gassner C, Lange C, Hu C, Paccapelo C, Lehmann C, Angelini C, Cappadona C, Azuure C; COVICAT study group, Aachen Study (COVAS), Bianco C, Cea C, Sancho C, Hoff DAL, Galimberti D, Prati D, Haschka D, Jiménez D, Pestaña D, Toapanta D, Muñiz-Diaz E, Azzolini E, Sandoval E, Binatti E, Scarpini E, Helbig ET, Casalone E, Urrechaga E, Paraboschi EM, Pontali E, Reverter E, Calderón EJ, Navas E, Solligård E, Contro E, Arana-Arri E, Aziz F, Garcia F, Sánchez FG, Ceriotti F, Martinelli-Boneschi F, Peyvandi F, Kurth F, Blasi F, Malvestiti F, Medrano FJ, Mesonero F, Rodriguez-Frias F, Hanses F, Müller F, Hemmrich-Stanisak G, Bellani G, Grasselli G, Pezzoli G, Costantino G, Albano G, Cardamone G, Bellelli G, Citerio G, Foti G, Lamorte G, Matullo G, Baselli G, Kurihara H, Neb H, My I, Kurth I, Hernández I, Pink I, Rojas I, Galván-Femenia I, Holter JC, Afset JE, Heyckendorf J, Kässens J, Damås JK, Rybniker J, Altmüller J, Ampuero J, Martín J, Erdmann J, Banales JM, Badia JR, Dopazo J, Schneider J, Bergan J, Barretina J, Walter J, Quero JH, Goikoetxea J, Delgado J, Guerrero JM, Fazaal J, Kraft J, Schröder J, Risnes K, Banasik K, Müller KE, Gaede KI, Garcia-Etxebarria K, Tonby K, Heggelund L, Izquierdo-Sanchez L, Bettini LR, Sumoy L, Sander LE, Lippert LJ, Terranova L, Nkambule L, Knopp L, Gustad LT, Garbarino L, Santoro L, Téllez L, Roade L, Ostadreza M, Intxausti M, Kogevinas M, Riveiro-Barciela M, Berger MM, Schaefer M, Niemi MEK, Gutiérrez-Stampa MA, Carrabba M, Figuera Basso ME, Valsecchi MG, Hernandez-Tejero M, Vehreschild MJGT, Manunta M, Acosta-Herrera M, D’Angiò M, Baldini M, Cazzaniga M, Grimsrud MM, Cornberg M, Nöthen MM, Marquié M, Castoldi M, Cordioli M, Cecconi M, D’Amato M, Augustin M, Tomasi M, Boada M, Dreher M, Seilmaier MJ, Joannidis M, Wittig M, Mazzocco M, Ciccarelli M, Rodríguez-Gandía M, Bocciolone M, Miozzo M, Ayo NI, Blay N, Chueca N, Montano N, Braun N, Ludwig N, Marx N, Martínez N; Norwegian SARS-CoV-2 Study group, Cornely OA, Witzke O, Palmieri O; Pa Study Group, Faverio P, Preatoni P, Bonfanti P, Omodei P, Tentorio P, Castro P, Rodrigues PM, España PP, Hoffmann P, Rosenstiel P, Schommers P, Suwalski P, Pablo R, Ferrer R, Bals R, Gualtierotti R, Gallego-Durán R, Nieto R, Carpani R, Morilla R, Badalamenti S, Haider S, Ciesek S, May S, Bombace S, Marsal S, Pigazzini S, Klein S, Pelusi S, Wilfling S, Bosari S, Volland S, Brunak S, Raychaudhuri S, Schreiber S, Heilmann-Heimbach S, Aliberti S, Ripke S, Dudman S, Wesse T, Zheng T; STORM Study group, The Humanitas Task Force, The Humanitas Gavazzeni Task Force, Bahmer T, Eggermann T, Illig T, Brenner T, Pumarola T, Feldt T, Folseraas T, Cejudo TG, Landmesser U, Protzer U, Hehr U, Rimoldi V, Monzani V, Skogen V, Keitel V, Kopfnagel V, Friaza V, Andrade V, Moreno V, Albrecht W, Peter W, Poller W, Farre X, Yi X, Wang X, Khodamoradi Y, Karadeniz Z, Latiano A, Goerg S, Bacher P, Koehler P, Tran F, Zoller H, Schulte EC, Heidecker B, Ludwig KU, Fernández J, Romero-Gómez M, Albillos A, Invernizzi P, Buti M, Duga S, Bujanda L, Hov JR, Lenz TL, Asselta R, Cid R, Valenti L, Karlsen TH, Cáceres M, Franke A: Detailed stratified GWAS analysis for severe COVID-19 in four European populationsHum Mol Genet. 2022. oi: 10.1093/hmg/ddac158. Online ahead of print.

Cruz R, Almeida SD, Heredia ML, Quintela I, Ceballos FC, Pita G, Lorenzo-Salazar JM, González-Montelongo R, Gago-Domínguez M, Porras MS, Castaño JAT, Nevado J, Aguado JM, Aguilar C, Aguilera-Albesa S, Almadana V, Almoguera B, Alvarez N, Andreu-Bernabeu Á, Arana-Arri E, Arango C, Arranz MJ, Artiga MJ, Baptista-Rosas RC, Barreda-Sánchez M, Belhassen-Garcia M, Bezerra JF, Bezerra MAC, Boix-Palop L, Brion M, Brugada R, Bustos M, Calderón EJ, Carbonell C, Castano L, Castelao JE, Conde-Vicente R, Cordero-Lorenzana ML, Cortes-Sanchez JL, Corton M, Darnaude MT, De Martino-Rodríguez A, Campo-Pérez V, Bustamante AD, Domínguez-Garrido E, Luchessi AD, Eirós R, Sanabria GME, Fariñas MC, Fernández-Robelo U, Fernández-Rodríguez A, Fernández-Villa T, Gil-Fournier B, Gómez-Arrue J, Álvarez BG, Quirós FGB, González-Peñas J, Gutiérrez-Bautista JF, Herrero MJ, Herrero-Gonzalez A, Jimenez-Sousa MA, Lattig MC, Borja AL, Lopez-Rodriguez R, Mancebo E, Martín-López C, Martín V, Martinez-Nieto O, Martinez-Lopez I, Martinez-Resendez MF, Martinez-Perez Á, Mazzeu JA, Macías EM, Minguez P, Cuerda VM, Silbiger VN, Oliveira SF, Ortega-Paino E, Parellada M, Paz-Artal E, Santos NPC, Pérez-Matute P, Perez P, Pérez-Tomás ME, Perucho T, Pinsach-Abuin ML, Pompa-Mera EN, Porras-Hurtado GL, Pujol A, León SR, Resino S, Fernandes MR, Rodríguez-Ruiz E, Rodriguez-Artalejo F, Rodriguez-Garcia JA, Ruiz-Cabello F, Ruiz-Hornillos J, Ryan P, Soria JM, Souto JC, Tamayo E, Tamayo-Velasco A, Taracido-Fernandez JC, Teper A, Torres-Tobar L, Urioste M, Valencia-Ramos J, Yáñez Z, Zarate R, Nakanishi T, Pigazzini S, Degenhardt F, Butler-Laporte G, Maya-Miles D, Bujanda L, Bouysran Y, Palom A, Ellinghaus D, Martínez-Bueno M, Rolker S, Amitrano S, Roade L, Fava F, Spinner CD, Prati D, Bernardo D, Garcia F, Darcis G, Fernández-Cadenas I, Holter JC, Banales JM, Frithiof R, Duga S, Asselta R, Pereira AC, Romero-Gómez M, Nafría-Jiménez B, Hov JR, Migeotte I, Renieri A, Planas AM, Ludwig KU, Buti M, Rahmouni S, Alarcón-Riquelme ME, Schulte EC, Franke A, Karlsen TH, Valenti L, Zeberg H, Richards B, Ganna A, Boada M, Rojas I, Ruiz A, Sánchez P, Real LM; SCOURGE Cohort Group; HOSTAGE Cohort Group; GRA@CE Cohort Group, Guillen-Navarro E, Ayuso C, González-Neira A, Riancho JA, Rojas-Martinez A, Flores C, Lapunzina P, Carracedo Á. Novel genes and sex differences in COVID-19 severityHum Mol Genet. 2022. Online ahead of print.

Schmidt A, Groh AM, Frick JS, Vehreschild MJGT and Ludwig KUGenetic Predisposition and the Variable Course of Infectious Diseases. Dtsch Arztebl Int. 2022 Feb 25;(Forthcoming):arztebl.m2022.0105. doi: 10.3238/arztebl.m2022.0105. Review.

Nakanishi T, Pigazzini S, Degenhardt F, Cordioli M, Butler-Laporte G, Maya-Miles D, Nafría-Jiménez B, Bouysran Y, Niemi M, Palom A, Ellinghaus D, Khan A, Martínez-Bueno M, Rolker S, Amitano S, Tato LR; FinnGen; COVID-19 Host Genetics Initiative, Fava F, Spinner CD, Prati D, Bernardo D, Garcia F, Darcis G, Fernández-Cadenas I, Holter JC, Banales J, Frithiof R, Kiryluk K, Duga S, Asselta R, Pereira AC, Romero-Gómez M, Bujanda L, Hov JR, Migeotte I, Renieri A, Planas AM, Ludwig KU, Buti M, Rahmouni S, Alarcón-Riquelme ME, Schulte EC, Franke A, Karlsen TH, Valenti L, Zeberg H, Richards JB and Ganna A: A ge-dependent impact of the major common genetic risk factor for COVID-19 on severity and mortality. J Clin Invest. 2021 Dec 1;131(23):e152386. doi: 10.1172/JCI152386.

Fallerini C, Picchiotti N, Baldassarri M, Zguro K, Daga S, Fava F, Benetti E, Amitrano S, Bruttini M, Palmieri M, Croci S, Lista M, Beligni G, Valentino F, Meloni I, Tanfoni M, Minnai F, Colombo F, Cabri E, Fratelli M, Gabbi C, Mantovani S, Frullanti E, Gori M, Crawley FP, Butler-Laporte G, Richards B, Zeberg H, Lipcsey M, Hultström M, Ludwig KU, Schulte EC, Pairo-Castineira E, Baillie JK, Schmidt A, Frithiof R; WES/WGS Working Group Within the HGI; GenOMICC Consortium; GEN-COVID Multicenter Study, Mari F, Renieri A and Furini S: Common, low-frequency, rare, and ultra-rare coding variants contribute to COVID-19 severity. Human Genetics.  2021. doi: 10.1007/s00439-021-02397-7.

COVID-19 Host Genetics Initiative: Mapping the human genetic architecture of COVID-19. Nature. 2021 Jul 8. doi: 10.1038/s41586-021-03767-x.

Ludwig KU, Schmithausen RM, Li D, Jacobs M, Hollstein R, Blumenstock K, Liebing J, Słabicki M, Ben-Shmuel A, Israeli O, Weiss S, Ebert TS, Paran N, Rüdiger W, Wilbring G, Feldman D, Lippke B, Ishorst N, Hochfeld LM, Beins E, Kaltheuner IH, Schmitz M, Wöhler A, Döhla M, Sib E, Jentzsch M, Moench EMC, Borrajo JD, Strecker J, Reinhardt J, Cleary B, Geyer M, Hölzel M, Macrae R, Nöthen MM, Hoffmann P, Exner M, Regev A, Zhang F and Schmid-Burgk JL: LAMP-Seq enables sensitive, scalable, multiplexed COVID-19 diagnostics using molecular barcoding. Nature Biotechnology. 2021 Jun 29. doi: 10.1038/s41587-021-00966-9. Online ahead of print.

Ludwig KU, Schmidt A, Hoffmann P and Nöthen MM: Combating the SARS-CoV-2 pandemic: How can the field of Human Genetics contribute? Medgen. 2020. https://doi.org/10.1515/medgen-2020-2027