Etablierung von Bacteroides als Plattform der synthetischen Biologie

• Antragstellerin: Dr. Isabel Kolinko
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279290315

Die genetische Modifikation von Mikroorganismen mit dem Ziel ihrer therapeutischen Nutzung zur Bekämpfung verschiedener Krankheiten ist ein neuer, vielversprechender Ansatz innerhalb der synthetischen Biologie. In bisherigen Studien wurden meist gut untersuchte Modellorganismen für die Implementierung von therapeutischen Funktionen verwendet. Im Gegensatz dazu wurde das Potential der gezielten therapeutischen Nutzung abundanter Kommensale einer bestimmten Körpernische, die potentiell besser mit dem Wirt interagieren, nicht ausgeschöpft. In dem menschlichen Darm spielen unterschiedliche Bacteroides Spezies eine entscheidende gesundheitsfördernde Rolle durch den Abbau von unverdaulichen Kohlenhydraten, ihren Beitrag zur Wirt-Mikrobiom Homöostase und den Schutz vor entzündlichen Erkrankungen. Ziel dieser Arbeit ist es den kultivierbaren und genetisch modifizierbaren Vertretern B. fragilis und B. thetaiotaomicron den Weg für ihre Nutzung als synthetische, zelluläre Therapeutika zu ebnen. Dies soll durch die Generierung von verschiedenen genetischen Modulen ermöglicht werden. Dieser Baukasten beinhaltet neue induzierbare Expressionssysteme, um die Produktion rekombinanter Proteine zeitlich und örtlich koordinieren zu können. Zudem werden Sekretionssysteme in den beiden Bacteroides Spezies modifiziert oder heterolog synthetisiert, um eine gezielte Sekretion von bioaktiven Proteinen sicherzustellen. Die Funktionalität der Expressions- und Sekretionssysteme wird schließlich durch die Generierung eines genetischen Schaltkreises für die Produktion und den zellulären Export des Pharmazeutikums Linaclotide überprüft, welches vor kurzem für die Behandlung des Reizdarmsyndroms zugelassen wurde. Das vorgeschlagene Projekt trägt zum grundsätzlichen Verständnis der transkriptionellen Regulation und der Sekretionsmechanismen in Bacteroides bei. Zudem bietet es direkte Anwendungen in der Entwicklung von Bacteroides als Biosensoren und therapeutische Zellsysteme.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Michael Fischbach; Professor Dr. Wendell Lim, Ph.D.