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许多严重的疾病，如疟疾或艾滋病，对医学提出了重大挑战，因为致病病原体使用相同的策略，尽管它们完全不同：通过伪装自己，它们会逃避免疫系统。Trypanosoma使用了相同的欺骗手段，它是导致致命的人类昏睡病的病原体。这些非洲寄生虫通过采采蝇的字节传递给接受者，以生活在宿主的血液中。它们的表面覆盖着蛋白质，即所谓的抗原，免疫系统实际上能够识别和靶向。但是病原体在其DNA中有数千种不同的基因可以产生这种抗原。寄生虫一次仅使用一种抗原，并且能够在它们之间切换，使得免疫系统几乎不可能将病原体置于其中。
抗原变异的研究
病原微生物和寄生虫在其表面改变分子的这种能力称为抗原变异。在他的新研究项目中，Nicolai Siegel博士研究了哪些过程在遗传水平上对此负责。欧洲研究理事会ERC最近授予他令人垂涎的150万欧元的起始补助金，该奖金颁发给“具有公认研究潜力的研究人才”。
西格尔出生于1978年，是一名生物化学家，曾在维尔茨堡大学传染病研究中心(ZINF)管理其中一个初级研究小组四年。他和他的团队正在研究由JörgVogel教授管理的分子感染生物学研究所的锥虫基因调控的表观遗传机制。
“病毒，细菌和某些寄生虫在进入生物体时都面临同样的挑战：它们必须以某种方式保护自己免受免疫系统的攻击，”Nicolai Siegel解释说。尽管它们不同，但它们已经形成了惊人相似的防御策略。抗原变异就是其中之一。根据西格尔的说法，大规模逃避免疫系统攻击的能力是与传染病作斗争的主要挑战之一。“如果我们能够设法影响这个过程，那将是一个重大突破，”科学家进一步说道。它将帮助患者更有效地对抗感染，同时促进新疫苗的开发。
系统分析基因组架构
然而，到目前为止，还没有充分研究抗原变异的基本过程。要了解使用哪种抗原以及何时使用，Nicolai Siegel希望对寄生虫的基因组结构进行测序。在这种情况下，“结构”字面上指的是细胞核中DNA链的三维折叠，其可以影响各种基因的活性。硕士论文的结果是他的方法的起点。与此同时，LauraMüller继续与RaúlCosentino一起在Nicolai Siegel小组担任博士学位。在接下来的五年中，他们的目标是进行第一次系统分析 确定基因组结构对于不同抗原表达的重要性 - 使用布氏病的致病因子布氏锥虫(Trypanosoma brucei)。
Siegel专注于两种最先进的技术来实现这一目标。第一种是高通量测序，也称为新一代测序，它可以在几小时内对整个生物基因组进行测序。第二种方法是CRISPR-Cas9，这种技术使科学家能够高精度地选择性修饰基因组中的各个DNA区段。“结合这两种方法，我可以将抗原变异研究与基因组结构研究联系起来，”西格尔说。
空间布局的影响
科学家对基因组三维结构的兴趣主要是由于一个原因：“基因组的空间排列对于相互排斥的基因的调控至关重要，”他解释说。这也适用于抗原变异。虽然各个DNA片段的序列决定了产生哪种蛋白质，但DNA链的结构决定了哪些部分被读取以及何时被读取。简而言之，同时活跃的基因经常聚集在细胞核内的某个区域。其他不被阅读的区域往往位于核周边。
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