Modulierung des Darmmikrobioms mit Medikamenten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Lisa Maier
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409478429

Eine komplexe und vielfältige mikrobielle Gemeinschaft, das so genannte Darmmikrobiom, besiedelt den menschlichen Magen-Darm-Trakt. Dieses mikrobielle Ökosystem bleibt während unseres Erwachsenenlebens relativ stabil und bietet uns eine Reihe von Vorteilen - vom Immuntraining bis zur Steigerung der Stoffwechselkapazitäten. Dabei ist die Zusammensetzung sehr individuell. In den letzten Jahren wurde die Rolle des Darmmikrobioms für die menschliche Gesundheit ausgiebig untersucht und eine Vielzahl von Umweltfaktoren wurde als Auslöser für mikrobielle Ungleichgewichte im Darm identifiziert. Solche Ungleichgewichte erhöhen die Anfälligkeit für Infektionen und Darmentzündungen und wurden mit einer Reihe von Krankheiten wie Allergien und neurologischen Störungen in Verbindung gebracht. Obwohl die starke Wirkung von Antibiotika auf unser Mikrobiom schon seit langem bekannt ist, fangen wir erst langsam an, die allgemeinen Auswirkungen von Medikamenten auf unser Mikrobiom zu verstehen. Während meines Postdocs habe ich systematisch die Wirkung von Medikamenten auf Darmbakterien untersucht. Insgesamt haben wir die Wirkung von >1000 Medikamente auf 38 repräsentativen Darmspezies analysiert. Dabei hat sich gezeigt, dass mindestens ein Viertel der nicht-antibiotischen Medikamente (>200 Medikamente) das Wachstum von Darmbakterien beeinflusst. Diese Ergebnisse bestätigten die wenigen assoziationsbasierten Studien über die Wirkung von Medikamenten auf das Darmmikrobiom von Individuen und zeigten, dass diese Zusammenhänge kausal sind und durch die direkte Hemmung des mikrobiellen Wachstums ausgelöst werden. Für die überwiegende Mehrheit dieser Arzneimittel-Mikroben-Wechselwirkungen kennen wir jedoch die verantwortlichen bakteriellen Target-Moleküle nicht und verstehen nicht, ob sie für den Menschen vorteilhafte (für die Wirkung des Medikaments erforderliche) oder schädliche (Neben-)Wirkungen haben. In meinem Labor möchte ich die Interaktionen zwischen Wirt, Wirkstoff und Mikrobiom weiter untersuchen, neue in-vitro-Hochdurchsatzverfahren hierfür entwickeln und vielversprechende Beobachtungen in gnotobiotischen Mausmodellen validieren. Konkret plane ich die Stabilität von mikrobiellen Gemeinschaften, ihre Resistenz gegen Eindringlinge und die Kontrolle pathogener Mitglieder zu untersuchen. Darüber hinaus möchte ich verstehen, wie Medikamente diese Prozesse beeinflussen und ob wir sie einsetzen können, um die Mikrobiomzusammensetzung gezielt zu modulieren. Dabei werde ich auch Medikamente identifizieren, die unsere Mikrobiom-Zusammensetzungen verschlechtern und damit das Krankheitsrisiko erhöhen. Mein langfristiges Ziel ist es, das komplexe, mikrobielle Darmökosystem besser zu verstehen. Dies wird es uns ermöglichen, Interventionsstrategien zur Behandlung von Mikrobiom-bedingten Erkrankungen zu entwickeln, was möglicherweise personalisierte Therapieansätze erfordert.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Anaerobic Chamber
• Gerätegruppe: 4670 Handschuhkästen, Schutzgasanlagen