Verständnis der durch mobile Elemente vermittelten Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen in Darmmikrobengemeinschaften

• Antragstellerin: Supriya Khedkar, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555128266

Die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen bei Krankheitserregern ist eine der Hauptursachen für unbehandelbare Infektionen und Millionen von Todesfällen weltweit. Antibiotikaresistenzgene sind in den mikrobiellen Gemeinschaften des Darms, d. h. im Darmmikrobiom, reichlich vorhanden. Diese Resistenzgene können sich auf Krankheitserreger ausbreiten, die vorübergehend im Darm koexistieren. Ein führender Mechanismus für die schnelle Verbreitung molekularer Funktionen wie der Antibiotikaresistenz bei Krankheitserregern ist der horizontale Gentransfer (HGT – interzellulärer DNA-Transfer), der durch mobile genetische Elemente (MGEs) vermittelt wird. Die Untersuchung von MGEs und ihrem HGT-Potenzial im menschlichen Darmmikrobiom ist wichtig, um die Entwicklung von Interventionsstrategien zu ermöglichen, die die MGE-vermittelte Ausbreitung einer Hochrisiko-Antibiotikaresistenz verhindern können. MGE ist ein Überbegriff, der verschiedene MGE-Typen wie transponierbare Elemente, Phagen, Integrone und Plasmide beschreibt. Diese kommen innerhalb eines mikrobiellen Genoms nebeneinander vor und ihre Wechselwirkungen mit dem Wirtsbakterium und untereinander beeinflussen ihre Ausbreitung. Ein jüngster methodischer Fortschritt auf dem Gebiet der mobilen DNA-Forschung hat die Annotation, vergleichende Analyse und Erforschung von Wechselwirkungen zwischen verschiedenen MGE-Typen auf einmal ermöglicht. Dieses Projekt zielt darauf ab, diesen Fortschritt zu nutzen, um die MGE-vermittelte Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen bei Krankheitserregern im Darmmikrobiom zu untersuchen. Ziel ist es, dies zu erreichen, indem Einblicke in den Genfluss und das evolutionäre Wettrüsten gewonnen werden, die MGE-vermittelte HGT orchestrieren, indem (1) die Antibiotikaresistenztragfähigkeit von Mediatoren des horizontalen Gentransfers, d. h. der MGEs, bestimmt wird; (2) Identifizierung der bekannten Barrieren von HGT und (3) Untersuchung des Ergebnisses des Zusammenspiels zwischen den Mediatoren und Barrieren. Daher wird dieser Vorschlag sowohl grundlegende als auch translationale Fragen an der Schnittstelle zwischen mobiler DNA- und Mikrobiomforschung beantworten, um das Gesundheitsproblem der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen unter Krankheitserregern anzugehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen