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Projekt
Z-Projekt: Metabolomics, Mikrobiommodellierung und Datenintegration
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Silke Heinzmann; Professor Dr. Christoph Kaleta
Fachliche Zuordnung
Gastroenterologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426660215
In diesem Z-Projekt werden wir die Forschungsgruppe in den Bereichen Metabolomik, Stoffwechselmodellierung und Datenintegration unterstützen. Im Hinblick auf die Metabolomik werden wir Metabolomikdaten für die Projektpartner generieren, indem wir unsere verschiedenen non-targeted und targeted LC-MS/MS- und NMR-Workflows anwenden. Solche Datensätze werden dann genutzt, indem spektrale Ähnlichkeitsnetzwerke aus Metabolomics-Daten und entsprechenden Metadaten generiert werden, um verborgene Muster und komplexe Interaktionen auf Patienten-, Gruppen- und Metabolitenebene zu visualisieren und so neue Krankheitsmerkmale aus den Metabolomics-Daten aufzudecken. Darüber hinaus werden wir der Herkunft der nachgewiesenen Metaboliten nachgehen, indem wir einen daten- und datenbankgestützten Ansatz zur Klassifizierung in endogene, diätische und mikrobielle Metabolite implementieren. Im Rahmen der Stoffwechselmodellierung werden wir Unterstützung bei der Rekonstruktion des Stoffwechselnetzwerks, der Constraint-basierten Modellierung und der Datenintegration leisten, um spezifische Stoffwechselwege zu identifizieren, über die das Mikrobiom entzündliche Prozesse im Wirt beeinflusst. Zu diesem Zweck werden wir einzelne Stoffwechselwege die wir in der ersten Förderphase identifiziert haben, eingehend charakterisieren und die spezifischen Metaboliten identifizieren, über die die Interaktion vermittelt wird. Wir werden verschiedene Arten von OMICs-Daten und neu gewonnen Informationen über Interaktionen zwischen Wirt und Mikrobiom integrieren, die von Partnern in miTarget und darüber hinaus generiert wurden. Zudemwerden wir gezielt untersuchen, ob es sich bei diesen Reaktionswegen um universelle Merkmale entzündlicher Prozesse bei allen Patienten handelt oder ob es patientenspezifische Heterogenität gibt, insbesondere auch in Phasen vor der Erkrankung. Anschließend werden wir dieses Wissen nutzen, um spezifische Interventionen zu identifizieren, die krankheitsauslösenden Veränderungen in der Mikrobiota durch Metabolitintervention entgegenwirken, die experimentell in Bioreaktorkulturen getestet werden. Parallel dazu werden wir bei der Identifizierung geeigneter Kandidatenspezies für minimale synthetische Gemeinschaften als Therapeutika gegen entzündliche Darmerkrankungen mitwirken. Somit ist dieses Z-Projekt von essentieller Bedeutung für miTarget, da es ermöglicht, Wissen über biochemische und physiologische Prozesse bei IBD zu erweitern und den Ursprung von Stoffwechselprozessen auf endogene Veränderungen, Ernährungseinflüsse oder direkte mikrobielle Beteiligung zurückzuführen. Darüber hinaus wird es die Stoffwechselmodellierung nutzen, um spezifische Stoffwechselwege zu bestimmen, über die die Mikrobiota Entzündungen im Wirt moduliert, und Wege identifizieren, wie diese manipuliert werden können.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
