Epigenetik chronischer Lungenerkrankungen
Universitäre Liaisongruppe
Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Entschlüsselung der Rolle der Epigenetik bei der Entstehung, Festschreibung und Verschlechterung von chronischen Lungenerkrankungen. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf dem kollektiv als ‚Exposom‘ beschriebenen Einflüssen, wie z.B. Luftschadstoffe, infektiöse Erreger, Allergene aber auch dem Darmmikrobiom. Unser Ziel als universitäre Liaison-Gruppe ist es neben der mechanistischen Aufklärung der epigenetischen Regulation, neue Biomarker und innovative therapeutische Ansätze (Theranostics) zu entwickeln und translational in Kohorten (Sektionswebseite ALLIANCE; Napkonprojekt) zu testen.
Auf der Suche nach Bachelor- / Masterarbeiten, Dissertationen oder medizinischen Doktorarbeiten oder als PostDoc? Kontaktieren Sie uns gerne (Unser Team (uksh.de)!
All-Age-Asthma (ALLIANCE) Kohorte (CARE & CONTROL)
Unser Labor ist am Standort Lübeck wesentlich an der Rekrutierung, Probenverarbeitung, Messung und Phänotypisierung der ALLIANCE Kohorte (ALLIANCE (All Age Asthma Cohort) - Deutsches Zentrum für Lungenforschung (dzl.de)) beteiligt. Im Rahmen des BMBF geförderten Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL) rekrutiert die Sektion Pädiatrische Pneumologie & Allergologie des UKSH Lübeck (Sektion für Pädiatrische Pneumologie und Allergologie - Lübeck (uksh.de)) Kinder und Jugendliche mit Asthma und Vergleichskontrollen. Ziel ist es für das heterogene Syndrom Asthma mittels hochauflösende klinischer und molekularer Charakterisierung Präzisionsmedizin zu entwickeln.
Epigenetische Landschaft in chronischen Lungenerkrankungen (CONTROL)
Die Epigenetik zeichnet sich durch ein hohes adaptives Verhalten aus. So können epigenetische Mechanismen (z.B. mikro-RNA bzw. DNA-Methylierungen) auf Signale innerhalb und außerhalb des Körpers reagieren und eine optimale Reaktion des Organismus gewährleisten. Besonders die DNA-Methylierung erweist sich hierbei als besonders plastisch und bildet ein Zellgedächtnis vorausgegangener Expositionen. Diese Expositionen werden zusammengefasst als Exposom bezeichnet und beinhalten neben respiratorischen Pathogenen (z.B. Viren) auch Allergene oder (e)-Zigarettenrauch. Aber auch Wachstumsfaktoren, körpereigene Botenstoffe (z.B. Zytokine) und Hormone beeinflussen diese Zellgedächtnis. Im Idealfall optimiert die Zelle die Stimulus-spezifische Reaktion. Jedoch finden sich Hinweise, besonders bei chronisch lungenkranken Personen, dass ein nachteilbehaftetes Gedächtnis angelegt wurde, welches das Fortschreiten der Erkrankung begünstigt.
Wir untersuchen daher die Plastizität und Persistenz von epigenetischen Merkmalen in Zellen von Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen. Gleichzeitig studieren wir grundlegende Mechanismen, wie diese Merkmale entstehen, bei der Organentwicklung / Organfunktion beteiligt sind und weitergegeben bzw. verändert werden können, um innovative, therapeutische Interventionen zu entwickeln.
Lungenumbauprozesse in Asthma (und anderen chronischen Lungenerkrankungen) (CARE)
Serologische neo-Epitopmarker von extrazellulären Matrixbestandteilen (EZM) der Lunge stellen eine minimalinvasive Möglichkeit der Messung von Lungenumbauprozessen dar und bilden somit eine spezifische Signatur der Krankheitsaktivität. Wir untersuchen u.a. Kollagene und Elastin sowie deren Proformen und proteolytische Fragmente in Asthma, chronische-obstruktiver pulmonaler Erkrankung (COPD), Cystischer Fibrose (CF) und vergleichen diese zwischen den chronischen Lungenerkrankungen vor dem Hintergrund der Lungenentwicklung und Lungenfunktionsverlusts. Auch untersuchen wir die epigenetische Regulation von EZM-Proteinen nach viralen Infektionen.
Europäische Union
- Innovative Training Network 'RESPIRE EXCEL’ (EU Maria-Skłodowska-Curie Action) (Project Coordinator: Martijn Nawijn, University of Groningen, Niederlande; Training Coordinator: Markus Weckmann; Science Coordinator: Jenny Mjösberg (Karolinska Institute, Schweden - to be announced)
Bundesministerium für Bildung und Forschung
- Deutsches Zentrum für Lungenforschung (DZL), Research Center North (ARCN)
- Disease Area Asthma / Allergy: All-Age-Asthma- Kohorte
Landesförderung
- Follow-Up of Respiratory Infections Schleswig-Holstein (FRISH) (für HL: Markus Weckmann, Folke Brinkmann)
Industriekooperationen
- Novartis: Predik-TUM
Stiftungen und Gesellschaften
- TBC e.V. - Schleswig Holstein: Epigenetic and genetic evaluation of treatment outcome in patients with multidrug-resistent and drug-sensitive tuberculosis (Maja Reimann, Markus Weckmann, Folke Brinkmann)
Molekularbiologische Methoden
- SDS-PAGE, Western Blots
- PCR, präparative Agarosegele, Q-PCR
- Chromatin-Immunopräzipitation (ChIP)
- Dot Blot
- Klassische, sowie Immunhistologie
Gentechnische Methoden (S1 und S2) und Next-Generation Sequencing
- coli Proteinexpression
- Klonierungen, Vektordesign
- Lipofektion
- siRNA
- dCAS gesteuerte Methyltransferasen (in Entwicklung)
- Pyro-Sequenzierung, RNA-Sequenzierung (Präanalytik)
- Spatial Methylomics
Data Science
- Design of Experiments Layouts
- RNA-Seq Analysen (differentielle Expression, Anreicherungen)
- DNA-Methylierungsanaylsen (differentielle Methylierungen, eQTL)
- Kohortendesign und Kohortenanalysen (cross-sectional, longitudinal)
Zellbiologische Verfahren
- Primärzellkultur (Nasenepithelzellen, periphere Blutzellen, breite Palette von Lungenzellen)
- Air-Liquid-Interface Kulturen
- Infektionen mit Humanpathogenen (z.B. Rhinoviren) bzw. Genfähren (Lentiviren)
- 3D Zellmigrationsassay (SiMA)
2025
Halle, O, Graeber, SY, Kontsendorn, J, Kessemeier, C, Falke, J-N, Schwabe, J, Schütz, K, Pallenberg, ST, Dalferth, R, Grychtol, R, Ringshausen, FC, Stahl, M, Thee, S, Roehmel, JF, Syunyaeva, Z, Duerr, J, Chung, J, Hirtz, S, Uselmann, T, Kühbandner, I, Rückes-Nilges, C, Bagheri-Pothoff, A, Barth, S, Schaub, B, Brinkmann, F, Weber, S, Koningsbruggen-Rietschel, SV, Abdo, M, Weckmann, M, Widder, S, Hansen, G, Tümmler, B, Sommerburg, O, Naehrlich, L, Mall, MA & Dittrich, A-M 2025, 'Reduction of systemic inflammation by elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor correlates with lung function improvement in cystic fibrosis', The European respiratory journal. https://doi.org/10.1183/13993003.00150-2025
Lunding, LP, Weckmann, M, Zissler, UM, Jakwerth, C, Bodenstein-Sgró, R, Webering, S, Vock, C, Ehlers, JC, Fernandez Ceballos, RAM, Nemani, SSP, Reddy, KD, Oliver, BGG, Vermeulen, CJ, van de Berge, M, Ober, C, Künstner, A, Busch, H, König, I, Garbers, C, Schmidt-Weber, CB, Nold, MF, Yildirim, AÖ, Nold-Petry, CA, Orinska, Z, Bahmer, T, Heyckendorf, J, Hansen, G, von Mutius, E, Rabe, KF, Dittrich, A-M, Schaub, B, Brinkmann, F, Kopp, MV, Wegmann, M & ALLIANCE Study Group 2025, 'Immune Training of the Interleukin 6 Gene in Airway Epithelial Cells is Central to Asthma Exacerbations', ALLERGY. https://doi.org/10.1111/all.70070
Reddy, KD, Maluje, Y, Ott, F, Saurabh, R, Schaaf, A, Bohnhorst, A, Biedermann, SB, Pierstorf, J, Winkelmann, S, Voß, B, Laudien, M, Bahmer, T, Heyckendorf, J, Brinkmann, F, Schreiber, S, Lieb, W, Jakwerth, CA, Schmidt-Weber, CB, Hansen, G, von Mutius, E, Rabe, KF, Dittrich, AM, Maison, N, Schaub, B, Kopp, MV, Busch, H, Weckmann, M, Fähnrich, A & ALLIANCE Study Group 2025, 'scRNA-seq reveals persistent aberrant differentiation of nasal epithelium driven by TNFα and TGFβ in post-COVID syndrome', Nature communications, Jg. 16, Nr. 1, S. 9494. https://doi.org/10.1038/s41467-025-64778-0
Skevaki, C, Tafo, P, Bahmer, T, Abdo, M, Watz, H, Pedersen, F, Herzmann, C, Rabe, KF, Renz, H, Nockher, WA & ALLIANCE Study Group 2025, 'Differential expression of eicosanoid pathways after whole blood stimulation in asthma patients', The World Allergy Organization journal, Jg. 18, Nr. 4, S. 101047. https://doi.org/10.1016/j.waojou.2025.101047
2024
Abu Risha, M, Reddy, KD, Nemani, SSP, Jakwerth, C, Schmidt-Weber, C, Bahmer, T, Hansen, G, von Mutius, E, Rabe, KF, Dittrich, A-M, Grychtol, R, Maison, N, Schaub, B, Kopp, MV, Brinkmann, F, Meiners, S, Jappe, U, Weckmann, M & ALLIANCE Study Group 2024, 'Epigenetic training of human bronchial epithelium cells by repeated rhinovirus infections', ALLERGY, Jg. 79, Nr. 12, S. 3385-3400. https://doi.org/10.1111/all.16388
Jung, L, Buchwald, IC, Hauck, A, Lüthgen, M, Jagomast, T, Weckmann, M, Drömann, D & Franzen, KF 2024, 'The Impact of Heat-Not-Burn, E-Cigarettes, and Cigarettes on Small Airway Function', Tobacco use insights, Jg. 17, S. 1179173X241271551. https://doi.org/10.1177/1179173X241271551
2023
Goebel, I, Mohr, T, Axt, PN, Watz, H, Trinkmann, F, Weckmann, M, Drömann, D & Franzen, KF 2023, 'Impact of Heated Tobacco Products, E-Cigarettes, and Combustible Cigarettes on Small Airways and Arterial Stiffness', Toxics, Jg. 11, Nr. 9. https://doi.org/10.3390/toxics11090758
Jakwerth, CA, Weckmann, M, Illi, S, Charles, H, Zissler, UM, Oelsner, M, Guerth, F, Omony, J, Nemani, SSP, Grychtol, R, Dittrich, A-M, Skevaki, C, Foth, S, Weber, S, Alejandre Alcazar, MA, van Koningsbruggen-Rietschel, S, Brock, R, Blau, S, Hansen, G, Bahmer, T, Rabe, KF, Brinkmann, F, Kopp, MV, Chaker, AM, Schaub, B, von Mutius, E, Schmidt-Weber, CB & ALLIANCE Study Group 2024, '17q21 Variants Disturb Mucosal Host Defense in Childhood Asthma', American journal of respiratory and critical care medicine. https://doi.org/10.1164/rccm.202305-0934OC
Nissen, G, Hinsenbrock, S, Rausch, TK, Stichtenoth, G, Ricklefs, I, Weckmann, M, Franke, A, Herting, E, König, IR, Kopp, MV, Rabe, KF & Göpel, W 2023, 'Lung Function of Preterm Children Parsed by a Polygenic Risk Score for Adult COPD', NEJM evidence, Jg. 2, Nr. 3, S. EVIDoa2200279. https://doi.org/10.1056/EVIDoa2200279
Weckmann, M & Reddy, KD 2023, 'Epigenome-wide association studies: the exposures of yesterday form the methylations of tomorrow', The European respiratory journal, Jg. 62, Nr. 6, 2301552. https://doi.org/10.1183/13993003.01552-2023
2022
Joglekar, MM, Nizamoglu, M, Fan, Y, Nemani, SSP, Weckmann, M, Pouwels, SD, Heijink, IH, Melgert, BN, Pillay, J & Burgess, JK 2022, 'Highway to heal: Influence of altered extracellular matrix on infiltrating immune cells during acute and chronic lung diseases', Frontiers in pharmacology, Jg. 13, S. 995051. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.995051
Lemmel, S, Weckmann, M, Wohlers, A, Jirmo, AC, Grychtol, R, Ricklefs, I, Nissen, G, Bachmann, A, Singh, S, Caicedo, J, Bahmer, T, Hansen, G, Von Mutius, E, Rabe, KF, Fuchs, O, Dittrich, A-M, Schaub, B, Happle, C, Carpenter, AE, Kopp, MV, Becker, T & ALLIANCE Study Group 2022, 'In vitro neutrophil migration is associated with inhaled corticosteroid treatment and serum cytokines in pediatric asthma', Frontiers in pharmacology, Jg. 13, S. 1021317. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.1021317
Additional publications of Markus Weckmann not affiliated with the Research Center Borstel
Leitung der Forschungsgruppe
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
