Immunology and infectious diseases
Pathogene Mikroorganismen stellen weltweit eine große Gefahr für die Gesundheit dar, die durch die drastische Zunahme der Multiresistenz in den letzten Jahren noch verschärft wird. Unsere Forschung konzentriert sich auf zellvermittelte Immunmechanismen, die mikrobielle Infektionen eindämmen. Wir haben entdeckt, dass die immunologischen Serinproteasen der zytotoxischen T-Zellen und natürlichen Killerzellen, die Granzyme, eine starke antimikrobielle Wirkung entfalten, indem sie mehrere lebenswichtige Proteinsubstrate spalten und so einen schnellen Tod der Mikroorganismen auslösen. Damit haben wir ein neues immunologisches Paradigma definiert, das eine entscheidende Rolle zytotoxischer Effektorproteasen bei der Immunabwehr gegen pathogene Mikroorganismen nahelegt (Cell, 2014; Nature Medicine, 2016). Eine umfassende proteomische und bioinformatische Analyse der bakteriellen Granzym-B-Substrate im Modellpathogen Listeria monocytogenes ergab einen hochgradig gezielten Angriff auf Proteinnetzwerke, die während des infektiösen Wachstums in vivo hochreguliert werden. Diese Erkenntnis deutet auf einen unerwarteten Immunmechanismus hin, der spezifisch auf bakterielle Proteine abzielt, die in direktem Zusammenhang mit Virulenz und Pathogenität stehen. Wir werden diese kürzlich entdeckte Immunstrategie untersuchen, indem wir eine evolutionär konservierte Wirt-Pathogen-Interaktion analysieren, d. h. die gezielte Zerstörung von Proteinen in klinisch relevanten pathogenen Bakterien durch Immunproteasen unter Verwendung etablierter Proteomik- und Bioinformatik-Tools. Diese Daten werden einen evolutionären Einblick darin geben, wie bakterielle Pathogene effektiv abgetötet und Infektionen eingedämmt werden können. Malaria ist nach wie vor eines der größten Gesundheitsprobleme in Entwicklungsländern. Plasmodium spp., der Erreger der Malaria, hat einen komplexen Lebenszyklus. Es ist jedoch anerkannt, dass das exponentielle Wachstum der Parasiten im Blut für fast alle klinischen Symptome der Malaria und die damit verbundene Morbidität und Mortalität verantwortlich ist. Um die Malaria-Pathogenese und das Fortschreiten zu einer schweren Erkrankung wirksam zu verhindern, ist daher eine strenge Kontrolle der Parasitämie unerlässlich. In Zusammenarbeit mit Dr. Pierre-Yves Mantel planen wir, die zytotoxischen Lymphozytenpopulationen zu identifizieren, die das Wachstum von Plasmodium in roten Blutkörperchen einschränken können, und die zugrunde liegenden Mechanismen zu charakterisieren. Unsere vorläufigen Daten deuten eindeutig darauf hin, dass die Granzyme entscheidend zur beobachteten Wachstumshemmung in roten Blutkörperchen beitragen. Daher wollen wir auch die molekularen Ziele der Immunproteasen in stadiumspezifischen Proteomik-Screenings identifizieren.
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Publikationen
Granulysin Antimicrobial Activity Promotes Dormancy in Mycobacterium tuberculosis
Elirehema Mfinanga, Frederick Haraka, Jan M. Schmidt, Damien Portevin, Erin F. McCaffrey, Max Mpina, Ainhoa Arbués, Mohamed Sasamalo, Owais Abdul Hameed, Sébastien Gagneux, Hellen Hiza, Jacques Fellay, Klaus Reither, José M. Carballido, Anneth Tumbo, Michael Walch, Sarah Schmidiger, Jerry Hella, European Journal of Immunology (2025) | ArtikelPlasmodium falciparum subverts neutrophil function via host miR-451a loaded extracellular vesicles driving bacterial superinfection susceptibility
Simone Lucchesi, Michael Walch, Rickard Sandberg, Kehinde Adebayo Babatunde, Daniel Irimia, Bibin Subramanian, Alex Hopke, Francesco Santoro, Paola Martinez Murillo, Giorgio Montesi, Maria Novedrati, Pierre-Yves Mantel, Michael Hagemann-Jensen, Luis Filgueira, Mtakai Ngara, (2025) | PreprintExecutioner caspases degrade essential mediators of pathogen-host interactions to inhibit growth of intracellular Listeria monocytogenes
Dieter Kressler, Marilyne Lavergne, Alessandro Failla, Safaa Bouheraoua, Patricia Matthey, Sara De Grandis, Oluwadamilola Adenuga, Michael Stumpe, Tanja Muralt, Tiffany Schaerer, Michael Walch, Léa Chèvre, Raffael Schaerer, Pierre-Yves Mantel, Cell Death & Disease (2025) | ArtikelGranulysin antimicrobial activity promotes dormancy inMycobacterium tuberculosis
Erin F. McCaffrey, José M. Carballido, Michael Walch, Sébastien Gagneux, Hellen Hiza, Owais Abdul Hameed, Jacques Fellay, Sarah Schmidiger, Jerry Hella, Jan M. Schmidt, Elirehema Mfinanga, Damien Portevin, Mohamed Sasamalo, Ainhoa Arbués, Anneth Tumbo, Frederick Haraka, Klaus Reither, Max Mpina, (2024) | PreprintExecutioner caspases degrade essential mediators of pathogen-host interactions to inhibit growth of intracellular Listeria monocytogenes
Tiffany Schaerer, Raffael Schaerer, Michael Walch, Oluwadamilola Adenuga, Sara De Grandis, Marilyne Lavergne, Safaa Bouheraoua, Patricia Matthey, Alessandro Failla, Michael Stumpe, Tanja Muralt, Dieter Kressler, Pierre-Yves Mantel, Léa Chèvre, (2024) | PreprintBiocompatible Rhamnolipid Self‐Assemblies with pH‐Responsive Antimicrobial Activity
Michael Walch, Samuel Watts, Jules D. P. Valentin, Linda Hong, Parth Kadakia, Owais Abdul Hameed, Stefan Salentinig, Advanced Healthcare Materials (2024) | ArtikelValidation of Effective Extracellular Vesicles Isolation Methods Adapted to Field Studies in Malaria Endemic Regions
Matteo Zoia and Bibin Yesodha Subramanian and Klara Kristin Eriksson and Meera Sruthi Ravi and Shekoofeh Yaghmaei and Isabelle Fellay and Brigitte Scolari and Michael Walch and Pierre-Yves Mantel, Frontiers in Cell and Developmental Biology (2022) | ArtikelImproved Purification of Human Granzyme A/B and Granulysin Using a Mammalian Expression System
Valerio Rasi and Owais Abdul Hameed and Patricia Matthey and Sibes Bera and Duane P. Grandgenett and Stefan Salentinig and Michael Walch and Daniel F. Hoft, Frontiers in Immunology (2022) | ArtikelEditorial: The Role of Reactive Oxygen Species in Protective Immunity
Denis Martinvalet and Michael Walch, Frontiers in Immunology (2022) | ArtikelReactive Oxygen Species: Do They Play a Role in Adaptive Immunity?
Esen Yonca Bassoy and Michael Walch and Denis Martinvalet, Frontiers in Immunology (2021) | ArtikelOxidative and Non-Oxidative Antimicrobial Activities of the Granzymes
Marilyne Lavergne and Maria Andrea Hernández-Castañeda and Pierre-Yves Mantel and Denis Martinvalet and Michael Walch, Frontiers in Immunology (2021) | ArtikelGranzyme A Produced by γ9δ2 T Cells Activates ER Stress Responses and ATP Production, and Protects Against Intracellular Mycobacterial Replication Independent of Enzymatic Activity
Valerio Rasi and David C. Wood and Christopher S. Eickhoff and Mei Xia and Nicola Pozzi and Rachel L. Edwards and Michael Walch and Niels Bovenschen and Daniel F. Hoft, Frontiers in Immunology (2021) | ArtikelA Profound Membrane Reorganization Defines Susceptibility of Plasmodium falciparum Infected Red Blood Cells to Lysis by Granulysin and Perforin
Maria Andrea Hernández-Castañeda and Marilyne Lavergne and Pierina Casanova and Bryan Nydegger and Carla Merten and Bibin Yesodha Subramanian and Patricia Matthey and Nils Lannes and Pierre-Yves Mantel and Michael Walch, Frontiers in Immunology (2021) | Artikelγδ T Cells Kill Plasmodium falciparum in a Granzyme- and Granulysin-Dependent Mechanism during the Late Blood Stage
Maria Andrea Hernández-Castañeda and Katharina Happ and Filippo Cattalani and Alexandra Wallimann and Marianne Blanchard and Isabelle Fellay and Brigitte Scolari and Nils Lannes and Smart Mbagwu and Benot Fellay and Luis Filgueira and Pierre-Yves Mantel and Michael Walch, The Journal of Immunology (2020) | ArtikelGranzyme B Attenuates Bacterial Virulence by Targeting Secreted Factors
Diego López León and Patricia Matthey and Isabelle Fellay and Marianne Blanchard and Denis Martinvalet and Pierre-Yves Mantel and Luis Filgueira and Michael Walch, iScience (2020) | ArtikelRole of Extracellular Vesicles in Cellular Cross Talk in Malaria
Kehinde Adebayo Babatunde and Bibin Yesodha Subramanian and Ambroise Dioum Ahouidi and Paola Martinez Murillo and Michael Walch and Pierre-Yves Mantel, Frontiers in Immunology (2020) | ArtikelHuman Microglia Respond to Malaria-Induced Extracellular Vesicles
Smart Ikechukwu Mbagwu and Nils Lannes and Michael Walch and Luis Filgueira and Pierre-Yves Mantel, Pathogens (2019) | ArtikelGamma Delta T Cells and Its Interactions with Extracellular Vesicles during Malaria
Smart Mbagwu and Luis Filgueira and Michael Walch and Pierre-Yves Mantel, The FASEB Journal (2019) | ArtikelMalaria infected red blood cells release small regulatory RNAs through extracellular vesicles
Kehinde Adebayo Babatunde and Smart Mbagwu and María Andrea Hernández-Castañeda and Swamy R. Adapa and Michael Walch and Luis Filgueira and Laurent Falquet and Rays H. Y. Jiang and Ionita Ghiran and Pierre-Yves Mantel, Scientific Reports (2018) | ArtikelMalaria derived extracellular vesicles inhibit neutrophils ROS production and NETs formation
Kehinde Adebayo Babatunde and Michael Walch and Isabel Fellay and Solange Kharoubi-Hess and Luis Filgueira and Ionita Ghiran and Pierre-Yves Mantel, The FASEB Journal (2018) | ArtikelEvaluation of Extracellular Vesicle Function During Malaria Infection
María Andrea Hernández-Castañeda and Smart Mbagwu and Kehinde Adebayo Babatunde and Michael Walch and Luis Filgueira and Pierre-Yves Mantel, Journal of Visualized Experiments (2018) | ArtikelSilver-nanoparticles increase bactericidal activity and radical oxygen responses against bacterial pathogens in human osteoclasts
Valerie Aurore and Fabienne Caldana and Marianne Blanchard and Solange Kharoubi Hess and Nils Lannes and Pierre-Yves Mantel and Luis Filgueira and Michael Walch, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (2018) | Artikel - Assistenzprofessor/in
