Ein Multi-Omics Ansatz zur Erklärung des schützenden Effekts von Bauernhöfen auf Heuschnupfen

• Antragstellerin: Giulia Pagani, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Immunologie und Allergologie ; Kinder- und Jugendmedizin ; Medizininformatik und medizinische Bioinformatik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504087764

Das Aufwachsen auf einem traditionellen Bauernhof kann mit einem verminderten Risiko für die Entwicklung von Asthma, Heuschnupfen und Atopie in Verbindung gebracht werden. Diverse populationsbasierte Studien haben neben dem Kontakt zu Tieren und Rohmilchkonsum die Exposition gegenüber Mikroben innerhalb der Bauernhofumgebung als wichtigen protektiven Faktor identifiziert. Dieser so genannte "Bauernhofeffekt" kann in drei Säulen (Säulen?) unterteilt werden: Art der Exposition, Zeitpunkt der Exposition und Immunologie der Exposition. Die Entwicklung dieser schützenden Mechanismen beginnt bereits bei der Geburt, und sogar zuvor im Mutterleib, wenn die Vielfalt und Art der mikrobiellen Expositionen zu einer Veränderung der angeborenen und adaptiven Immunantwort führen. Obwohl Studien eine wesentliche Rolle des frühen Mikrobioms für die Entwicklung von atopischen Krankheiten im späteren Verlauf des Lebens vermuten lassen, ist bisher wenig über die Interaktion von Mikroorganismen mit dem Immunsystem bekannt. Basierend auf dem vorhandenen Wissen stelle ich in diesem Projekt einen Multi-Omics Ansatz vor, welcher die Zusammenhänge des Mikrobioms mit der Immunantwort und dem damit verbundenen protektiven Effekt vor Heuschnupfen bei Kindern im Alter von 6 bis 10 Jahren untersucht. Das Projekt setzt sich aus zwei Teilen zusammen: 1) Eine Untersuchung der mRNA-Expression in Blutproben von n=240 Kindern aus dem PASTURE-Konsortium, welche im Alter von 10 Jahren entnommen wurden; 2) Die Erstellung eines Ansatzes für die Integration von klinischen Daten, Mikrobiom Proben aus dem Matratzenstaub von Kindern im Alter von 6 bis 10 Jahren sowie dem zugehörigen Transkriptom, um den Zusammenhang zwischen nutzbringenden Mikroben und Heuschnupfen-bezogener Genexpression bewerten zu können. Um die vorgeschlagenen Analysen durchzuführen, werde ich eine Fall-Kontroll-Studie im Verhältnis 1:2 staffeln, indem Kinder mit diagnostiziertem Heuschnupfen im Alter von 10 Jahren mit Kindern mit und ohne atopischer Sensibilisierung (zu gleichen Teilen) verglichen werden. Für die Identifizierung von 1) neuen Biomarkern und Signalwegen, und 2) stark ausgeprägten Genom-Mikrobiom-Korrelationen, kommen univariate Analysen sowie aktuelle Machine Learning Ansätze zum Einsatz. Die daraus resultierenden Ergebnisse sollen schließlich Aufschluss darüber geben, wie das vom Mikrobiom beeinflusste Immunsystem gegen atopische Erkrankungen schützt und wie sich dessen Einflüsse im Laufe der Zeit verändern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Markus Ege, Ph.D.; Professorin Dr. Erika von Mutius