Prof. Dr. Dirk Bumann

Forschungsschwerpunkte: Infektionsbiologie, Metabolismus, bakterielle Heterogenität, Salmonella, Staphylococcus aureus
Dirk Bumann ist Chemiker und Biologe. Zusammen mit seinem Team untersucht er bakterielle Infektionen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf zellulären und molekularen Vorgängen in Geweben von infizierten Tieren und Menschen. Die Erkenntnisse dieser Arbeiten liefern Ansatzpunkte für neue Impfstoffe und antimikrobielle Wirkstoffe.
Infektionskrankheiten sind ein weltweit immer dringlicheres Gesundheitsproblem. Zunehmende Resistenzen der Krankheitserreger (Pathogene) schränken die Wirksamkeit heute verwendeter Antibiotika zunehmend ein. Gleichzeitig werden kaum neue Wirkstoffe gefunden, so dass immer weniger Therapiemöglichkeiten zur Verfügung stehen.
Bei Infektionskrankheiten versucht der Wirt, die Erreger im Gewebe zu finden und durch verschiedene Angriffe zu zerstören. Die Erreger ihrerseits versuchen, die Wirtsabwehr zu unterlaufen, durch Toxine zu blockieren oder entstehende Schäden zu reparieren. Diese Vorgänge werden in vereinfachten Labormodellen umfassend untersucht. Die Abläufe in Geweben mit komplexer Anatomie, vielen Zelltypen und sich im Verlauf stark ändernden Bedingungen sind aber noch wenig verstanden. Mit seinem Team hat Dirk Bumann Techniken entwickelt, die neue Einblicke in die Abläufe in infizierten Geweben liefern. So ist es gelungen, Bakterien aus infizierten Geweben zu isolieren und ihre Eigenschaften umfassend zu bestimmen. Andere Methoden ermöglichen es, die räumliche Anordnung und die Reaktionen einzelner Bakterien und verschiedener Wirtszellen in ganzen Wirtsorganen zu ermitteln.
Diese Methoden wendet Dirk Bumann an, um Salmonellen im Tiermodell für Typhus zu untersuchen. Er konnte Stoffwechselwege der Bakterien, die die Infektion vorantreiben, umfassend aufklären und daraus Regeln für eine gezielte Suche nach Angriffspunkten für Antibiotika ableiten. Außerdem stellte sich heraus, dass in infizierten Geweben nebeneinander eine Vielzahl unterschiedlicher Wirtsangriffe stattfinden, auf die die betroffenen Salmonellen jeweils gezielt reagieren. Dadurch entsteht eine große Vielfalt an Bakterien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Einige dieser Bakterien kann der Wirt abtöten, während andere überleben und die Infektion vorantreiben. In bestimmten Gewebebereichen sind Bakterien weitgehend unempfindlich gegen Antibiotika.
Dirk Bumann konnte auch die Funktion zentraler Wirtsfaktoren aufklären. So konzentriert das Enzym Myeloperoxidase die Angriffe mit reaktiven Sauerstoffmolekülen direkt auf Bakterien und vermindert damit Schäden im umliegenden Gewebe, während die Metallpumpe NRAMP1 den Salmonellen den wichtigen Nährstoff Magnesium entzieht und damit ihr Wachstum bremst.
Seit einigen Jahren weitet Dirk Bumann seine Untersuchungen auch auf Biopsien von Patientinnen und Patienten mit Staphylokokken-Infektionen aus. Ziel dieser Arbeiten ist es, besser zu verstehen, warum Antibiotika-Therapien bei solchen Infektionen oft versagen und wie sich das verhindern ließe.