Organübergreifender Crosstalk der menschlichen Mikrobiota und ihre Rolle für Gesundheit und Krankheit in der NAKO Gesundheitsstudie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Sofia Forslund-Startceva; Professor Dr. André Karch; Professor Dr. Andreas Keller; Dr. Berit Lange; Professorin Dr. Annette Peters; Professor Dr. Stefan Rupf; Nicole Rübsamen, Ph.D.; Professor Dr. Till Strowig; Dr. Marius Vital
• Fachliche Zuordnung: Epidemiologie und Medizinische Biometrie/Statistik ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514199519

Es gibt zwar Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen dem menschlichen Mikrobiom und Gesundheit/Krankheit im menschlichen Wirt, doch sind die kausalen Mechanismen hinter diesem Zusammenhang nur teilweise bekannt. Abhängig von der untersuchten Krankheit wurden für verschiedene Körperstellen ähnliche Muster der Mikrobiom-Dysbiose beschrieben. Dies führte zu der Hypothese, dass es Pfade gibt, die durch mikrobiellen Organ-Cross-Talk verbunden sind. Die NAKO (n=200.000) ist die einzige bevölkerungsbasierte Kohorte weltweit, die Bioproben von drei verschiedenen Körperstellen speziell für Mikrobiomanalysen sammelte. Die Verfügbarkeit dieser Bioproben aus der NAKO-Basisuntersuchung zusammen mit der detaillierten Phänotypisierung macht die NAKO zur perfekten Ressource für Mikrobiom-Cross-Talk-Analysen. Darüber hinaus sind Daten aus der ersten passiven Nachbeobachtung sowie aus zwei zwischenzeitlichen fragebogenbasierten Nachbeobachtungen verfügbar, was eine Längsschnittperspektive für alle Analysen ermöglicht. Wir werden Daten und Bioproben von 2.000 NAKO-Teilnehmern verwenden, um den mikrobiellen Organ-Cross-Talk zwischen dem menschlichen Darm, der Mundhöhle und den oberen Atemwegen durch Shotgun-Sequenzierung zu untersuchen. Auf der Grundlage standardisierter Plattformen für die Sammlung und Lagerung von Bioproben, die DNA-Extraktion und die Shotgun-Sequenzierung, die von den Antragstellern speziell für den NAKO-Rahmen entwickelt wurden, wird dieses Projekt in der Lage sein, die Zusammensetzung und funktionelle Kapazität des Mikrobioms im menschlichen Wirt zu ermitteln. Mikrobielle Translokationen zwischen den drei Körperstellen werden untersucht, um einen umfassenden Einblick in die mikrobielle Dynamik auf der Grundlage von bakteriellen und nicht-bakteriellen Reads zu gewinnen. Kompositorische und funktionelle Mikrobiom-Cluster (definiert als Archetypen mit unterschiedlichen Metagemeinschaften) werden innerhalb und zwischen Körperstellen abgeleitet. Die Determinanten dieser Archetypen (und der zugehörigen Metagemeinschaften) werden auf der Grundlage von NAKO-Phänotypdaten untersucht, darunter Alter, Ernährung, Gebissfunktionalität, soziodemografische Faktoren, Infektionsgeschichte, Wirtsstoffwechsel, Umweltexposition, Medikation (einschließlich Antibiotikabehandlung) sowie Krankheitsstatus und Krankheitsverläufe. Schließlich werden wir die Vorteile des Längsschnittdesigns von NAKO für gesundheitliche Auswirkungen nutzen. Als ersten Anwendungsfall werden wir Bedingungen untersuchen, bei denen der allmähliche Verlust der Homöostase der Interaktion zwischen Wirt und Mikrobiom zu erheblichen und relevanten subklinischen Veränderungen führt, wobei wir uns auf die Rolle der Mikrobiota 1) bei frühen kardio-metabolischen Erkrankungen und 2) über die Darm-Hirn-Achse bei der Entstehung und Verschlechterung von neuropsychiatrischen Erkrankungen konzentrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen