Forschungsschwerpunkte

Wir betreiben quantitative empirische Forschung mit dem Ziel, zu verstehen, welche Faktoren die Gesundheit der Menschen über ihre gesamte Lebensspanne hinweg beeinflussen. Dabei wollen wir insbesondere die Ursachen und kausalen Mechanismen von Erkrankungen verstehen und identifizieren, um daraus gezielte präventive Maßnahmen ableiten zu können (ätiologische Forschung). Darüber hinaus wollen wir Biomarker identifizieren und Methoden zur Bewertung des Krankheitsrisikos entwickeln. Unser Ziel ist, die Entwicklung von Präventionsstrategien für neurodegenerative und andere altersbedingte Krankheiten – vor allem Demenz – zu unterstützen.

Viele altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen sind das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels unterschiedlicher Faktoren, wie genetische Prädisposition und Umwelteinflüsse. Deshalb sind wir an den Auswirkungen des Exposoms und des (Epi-)Genoms auf die Gesundheit interessiert. Um bildgebende und blutbasierte Biomarker zu (gesundem) Altern festzustellen und Risikopersonen zu identifizieren, verwenden wir fortschrittliche bildgebende Verfahren des Gehirns und nutzen hochdimensionale und multimodale Daten. Darüber hinaus interessieren wir uns für die Beziehung zwischen sensorischen Systemen und dem Aufbau sowie der Funktion des Gehirns und führen pharmakoepidemiologische und pharmakogenomische Forschung durch.

Die Rheinland Studie

Unsere Forschung basiert weitgehend auf der Analyse von Daten, die im Rahmen der Rheinland Studie, einer bevölkerungsbezogenen prospektiven Kohortenstudie, erhoben werden. Im Mittelpunkt der Rheinland Studie stehen eine umfassende Phänotypisierung und eine frühzeitige Nutzung neuer Technologien sowie Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung.

Die Kerndatenerhebung umfasst Verhaltenstests, kardiovaskuläre Messungen, Erfassung der sensorischen Systeme sowie Fragen zur Krankengeschichte, Medikamenteneinnahme, Lebensweise, Ernährung und psychischen Gesundheit. Neben detaillierten klinischen Daten erheben wir auch umfangreiche omics Daten, darunter (epi-)genomische Arrays, RNA-Seq, Metabolomics, Lipidomics, Darmmikrobiomanalysen und Immunprofile. Alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Rheinland Studie können zusätzlich an einem fortschrittlichen einstündigen MRT-Protokoll teilnehmen. Um innovative Methoden für unsere hochdimensionalen und multimodalen Daten zu entwickeln und anzuwenden, arbeiten wir mit Computational Data Scientists zusammen. Die Kohorte der Rheinland Studie umfasst derzeit mehr als 10.000 Teilnehmerinnen und Teilnehmer – insgesamt werden bis zu 20.000 Personen untersucht.

Aktuelle Forschungsprojekte

Auswirkungen von Ernährung und anderer Lebensstilfaktoren auf Stoffwechsel und Gehirngesundheit, sowie mögliche zugrundeliegende Mechanismen und Zusammenhänge zwischen Zusammensetzung des Darmmikrobioms und Gehirn (dieses Projekt wurde vom Kompetenzcluster DietBB unterstützt)
Bedeutung von Infektionen, (Hirn-)Entzündungen und Immunstatus für Altern und Krankheitsentwicklung (dieses Projekt wird vom Exzellenzcluster Immunosensation2 unterstützt)
Auswirkungen des Klimawandels auf die Gesundheit, Zusammenhang zwischen Lufttemperatur, Immunmarkern und Stoffwechselprofilen in der Allgemeinbevölkerung. Wir untersuchen auch die Antikörper-Reaktion gegen Infektionserreger, die mit steigenden Temperaturen in Verbindung gebracht werden (z. B. Lyme-Borreliose; dieses Projekt wurde von der Helmholtz-Klimainitiative unterstützt)
Polypharmazie, inadäquate Arzneimitteltherapie und Selbsteinschätzung des Medikamentengebrauchs in der Allgemeinbevölkerung
Der Zusammenhang zwischen Geruchssinn, Gehör und Augenbewegung mit Gehirnaufbau und -funktion
Auswirkungen von Stress auf die kognitive Leistungsfähigkeit und neuronale Parameter über die gesamte Lebensspanne, und seine Wechselwirkung mit der Aktivierung des Immunsystems (dieses Projekt wird u. a. von der AFI unterstützt)

Erforschung der Faktoren und Indikatoren für (gesundes) Altern mit Hilfe von Multi-omics-Ansätzen. Gegenwärtig konzentrieren wir uns auf die Integration verschiedener molekularer Ebenen (z. B. Genomik, Epigenomik, Transkriptomik, Metabolomik, Mikrobiomik und Proteomik) mit Ergebnissen aus der Bildgebung, vaskulären Funktionen, Adipositasmessungen und Biomarkern, die auf Neurodegeneration hinweisen
Zusammenhang zwischen Veränderungen im Hypothalamus und dem Rückgang der kognitiven Funktionen bei der Alzheimer-Krankheit (dieses Projekt wurde durch Fördermittel der Alzheimer's Association an Ahmad Aziz unterstützt)
Altersbedingte Umstrukturierung des Gehirns und deren Zusammenhang mit kognitiver Leistung auf Bevölkerungsebene

Entwicklung neuer computergestützter Datenanalysetools und innovativer Methoden, die Big Data und Multi-omics nutzen
Identifizierung und Validierung von Indikatoren aus der Bildgebung (Netzhaut und Gehirn) sowie von Biomarkern aus dem Blut
Identifizierung von kognitiven Messgrößen, die sensitiv für eine genetische Disposition bestimmter Krankheiten sind, z. B. Alzheimer oder Schizophrenie
Epigenetische Parameter, die mit einer Erkrankung der kleinen Gefäße in Verbindung stehen, unter Verwendung von hochauflösenden Epigenomprofilen von regulatorischen Elementen

Unsere Forschungsgruppe ist auch an einer Reihe von nationalen und internationalen Forschungsinitiativen beteiligt, zu denen wir u. a. mit unserem umfangreichen Daten beitragen:

Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology (CHARGE) Konsortium
Deutsche COVID-19 Omics-Initiative