Mechanismen der stabilen Koexistenz von Bacteriophagen und Bakterien und deren Auswirkung auf die Funktionalität des Darmmikrobioms.

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Barbara Stecher-Letsch; Dr. Alesia Walker
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446067148

Eine steigende Zahl an Erkrankungen wird mit einer veränderten Darm-Mikrobiota in Verbindung gebracht. Das Mikrobiom besteht überwiegend aus Bakterien und Bakteriophagen (Virom). Bakteriophagen interagieren mit Bakterienpopulationen und dem mukosalen Immunsystem und sind dadurch wichtige Indikatoren im gesunden Körper und bei Krankheiten. Man geht daher davon aus, dass Phagen eine wichtige Rolle im Mikrobiom spielen, indem sie die Zusammensetzung und Funktionen bakterieller Gemeinschaften beeinflussen. Trotz intensiver Charakterisierung der Zusammensetzung und Stabilität des Viroms mittels Metagenom-basierten Analysen ist wenig über die Wechselwirkungen zwischen Bakterien und ihren Phagen im Darm bekannt. Insbesondere besteht eine Wissenslücke in Bezug auf die Mechanismen der stabilen Koexistenz von Bakterien und Bakteriophagen. Der menschliche Darm beherbergt ein personalisiertes Virom von hoher zeitlicher Stabilität. Gesunde Menschen zeigen größtenteils Übereinstimmungen in Darm-assoziierten Phagen-Populationen. In Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) kommt es zur Reduktion bakterieller Diversität aber auch erheblichen Veränderungen im Virom. Interessanterweise können Phagen proinflammatorische Immunantworten im Darm verstärken. Jedoch mangelt es an geeigneten Modellsystemen, um einzelne Bestandteile des Viroms funktionell zu untersuchen. Zur Überwindung dieser Einschränkung verwenden wir ein definiertes bakterielles Konsortium, die Oligo-Maus-Mikrobiota (OMM) und spezifische Phagen im gnotobiotischen Mausmodell, um Interaktionen von Bakterien- und Phagenpopulationen untereinander und mit ihrem Wirt zu untersuchen. Ziel des Projekts PhaStGut ist, mit Hilfe eines interdisziplinären Ansatzes (Metatranskriptom, Metabolom und chromosome conformation capture) anhand der OMM umfassende Erkenntnisse über den Einfluss von Phagen auf die Funktionalität des Mikrobioms zu gewinnen und die zugrundeliegenden Mechanismen der Interaktion von Bakterien und Phagen im Darm zu entschlüsseln. Letzten Endes sollen Phagen-basierte Methoden zur gezielten, funktionellen Veränderung des Mikrobioms entwickelt und potenziert werden. PhaStGut wird somit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung neuer Strategien für die Mikrobiom-basierte Behandlung von Patienten leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Laurent Debarbieux, Ph.D.; Martial Marbouty