Targeted Design and Manipulation of Minimal Bacterial Consortia for Strain Replacement within Microbiomes
Im Rahmen von CRC1371 Microbiome Signatures befasst sich das Projekt P14 mit der gezielten Modulation synthetischer mikrobieller Gemeinschaften (SYNs) durch personalisierte Strategien für den Austausch von Stämmen in komplexen Mikrobiomen von Maus und Mensch. Unser Ansatz kombiniert die Bakteriophagentherapie mit der Einführung von Nischen-kompetitiven Bakterienstämmen, um die Zieltaxa selektiv zu ersetzen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf klinisch relevanten Gruppen wie Enterobacteriaceae und Enterokokken, die bei Infektionen, antimikrobieller Resistenz und chronischen Entzündungen eine Rolle spielen. Darüber hinaus werden wir diese Strategie auf die kommensale Spezies Phocaeicola vulgatus (ehemals Bacteroides vulgatus) ausweiten, ein genetisch vertretbares und weit verbreitetes Mitglied der zentralen Darmmikrobiota bei Mäusen und Menschen. Dies wird es uns ermöglichen, bakterielle Eigenschaften zu untersuchen, die das Stamm-Engraftment beeinflussen, und spezifische Ökosystemfunktionen zu manipulieren, wie z. B. den komplexen Kohlenhydratstoffwechsel und die entzündungsfördernde Aktivität.
Principal Investigators: Thomas Clavel (RWTH), Prof. Bärbel Stecher
PhaStGut: Phage-Host interaction
Eine wachsende Zahl menschlicher Krankheiten wird mit einer veränderten Darmmikrobiota in Verbindung gebracht. Die Mikrobiota besteht aus Billionen von Mikroben, darunter auch Viren, von denen Bakteriophagen (Phagen), die sich von Bakterien ernähren, am häufigsten vorkommen. Phagen sind wichtige Effektoren und Indikatoren für die menschliche Gesundheit und Krankheit, indem sie spezifische bakterielle Populationsstrukturen steuern und mit dem Immunsystem der Schleimhäute interagieren. Obwohl metagenombasierte Studien ihre Häufigkeit, Diversität und Stabilität im Darm im Laufe der Zeit untersucht haben, ist nur wenig über die Rolle der Phagen bei der Homöostase des Mikrobioms und ihre Auswirkungen auf die globalen Funktionen des Mikrobioms bekannt. Um diese Einschränkung zu überwinden, verwenden wir das OMM-Modell und stammspezifische Phagen in stabil kolonisierten gnotobiotischen Mäusen. Wir werden eine eingehende Charakterisierung der Phagenökologie durchführen und ihren Einfluss auf das Mikrobiom und die damit verbundenen Funktionen im Darm untersuchen. Darüber hinaus untersuchen wir die Mechanismen, die der stabilen Koexistenz von Phagen und ihren Wirtsbakterien im Darm zugrunde liegen. Das endgültige Ziel ist die Verfeinerung von Strategien für das phagenbasierte Mikrobiom-Engineering. In PhaStGut, einem von der DFG-ANR geförderten Projekt, arbeiten wir in einem interdisziplinären Team von vier Partnern zusammen und kombinieren Meta-Transkriptomik, Meta-Metabolomik und 3D-DNA-Erfassung in gnotobiotischen Mäusen. Auf diese Weise werden wir Mechanismen aufdecken, die das dynamische Zusammenspiel zwischen Phagen und ihren Wirtsbakterien steuern und die Mikrobiota von Säugetieren formen.
Principal Investigators: Laurent Débarbieux, Institut Pasteur, France (Coordinator), Martial Marbouty, Institut Pasteur, France, Alesia Walker, Helmholtz Institute, Germany