ExoMod: Entwicklung eines gezielten Ansatzes zur Modulation des Mikrobioms und des Exometaboloms für die rationelle Entwicklung von mikrobiombasierten Therapien bei Stoffwechselkrankheiten

• Antragsteller: Professor Dr. Martin von Bergen; Professor Dr. Christoph Kaleta
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518920252

Das Mikrobiom steht als wichtiger Modulator von Gesundheit und Krankheit des Wirts zunehmend im Zentrum des Interesses. Während eine beträchtliche Anzahl von Zusammenhängen zwischen Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms und Krankheitsprozessen bei Typ-2-Diabetes (T2D) identifiziert wurden, konnten bisher keine auf diesen Erkenntnissen aufbauende Therapien entwickelt werden. Eine hauptsächliche Ursache dafür ist der Mangel an Ansätzen für die gezielte Modulation von Mikrobiom-Wirt-Interaktionen. Die Nahrungsergänzung mit Ballaststoffen oder Probiotika wirkt sich zwar auf die Zusammensetzung des Mikrobioms aus, ermöglicht aber keine gezielte Modulation einzelner Mikrobenarten oder -funktionen. In ähnlicher Weise übertragen fäkale Mikrobiota-Transplantate ganze mikrobielle Gemeinschaften und damit nicht nur gewünschte Eigenschaften. Ziel dieses Projekts ist es, diese Einschränkung bei der Etablierung mikrobiombasierter Therapien zu überwinden, indem ein kombinierter experimentell-theoretischer Ansatz für die Entwicklung von Ansätzen zur gezielten Modulation der Metabolitenproduktion durch die Mikrobiota entwickelt wird. Zu diesem Zweck werden wir uns auf die Produktion von Nukleotiden durch die Mikrobiota konzentrieren, für die frühere Forschungen von uns und anderen auf eine wichtige Rolle bei der Pathogenese von Stoffwechselkrankheiten hinweisen. In unserer Arbeit werden wir uns zunächst auf SIHUMIx konzentrieren, eine minimale Mikrobiom-Modellgemeinschaft, für die wir in einem iterativen theoretisch-experimentellen Arbeitsablauf genaue in-silico-Modelle aus einer Vielzahl von experimentellen Daten rekonstruieren werden. Anhand dieser in-silico-Modelle werden wir Metabolite vorschlagen, die die Nukleotidproduktion durch die Mikrobiota ankurbeln können und die wir experimentell testen werden. Parallel dazu werden wir in-vitro- und in-silico-Modelle der mikrobiellen Gemeinschaften von T2D-Patienten als spezifisches Beispiel einer Stoffwechselerkrankung etablieren, für die wir Veränderungen in der mikrobiellen Nukleotidproduktionskapazität untersuchen werden. Damit wird dieses Projekt einen wichtigen Beitrag dazu leisten gezielte Mikrobiom-Therapien als neue therapeutische Option für die Behandlung von T2D und anderen mikrobiombedingten Krankheiten zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen