Automatisierte mikrobielle Kultivierung- und Charakterisierung Plattform

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558401136

Mikroben sind wichtige Klimamodulatoren, die besten Biotechnologen, die besten Ökosystemerhalter und die besten Pharmazeuten, die der Menschheit bekannt sind. Mikroben reinigen beispielsweise unser Abwasser, beseitigen Schwermetalle und produzieren die meisten klinisch relevanten Antibiotika. Diese mikrobiellen Fähigkeiten sind für den Übergang zu einer wissensbasierten Bioökonomie essenziell. Dennoch stehen uns bisher weniger als 1% der auf der Erde existierenden Mikrobenarten als Reinkultur zur Verfügung. Um das Potential der Mikroben zur Lösung aktueller Probleme der Menschheit zu nutzen, müssen wir mehr von ihnen zur Verfügung haben, um mit ihnen arbeiten zu können. Der Antrag beschreibt eine Plattform, die es durch Automatisierung ermöglicht, neue Mikroben in bisher unerreichter Größenordnung zu kultivieren. Wir werden unsere jahrzehntelange Erfahrung in der Verfeinerung von Kultivierungstechniken im manuellen Maßstab nutzen, bei der wir mehr als 150 neuartige Bakterien Arten in Reinkultur bringen konnten, um die mikrobielle Kultivierung in das Zeitalter der automatisierten Hochdurchsatzbiologie zu katapultieren. Die maßgeschneiderte automatisierte Plattform zur Kultivierung und Charakterisierung nimmt (vorangereicherte) Umweltproben, verteilt sie auf 384-Well-Platten mit spezialisierten Nährmedien, inkubiert die Platten unter den richtigen Bedingungen und überwacht automatisch das Wachstum, um zu entscheiden, welche Wells Anzeichen für eine wachsende Kultur (neuartigen Ursprungs) zeigen, um diese dann mit zusätzlichen Nährstoffen zu versorgen. Sobald axenische Kulturen neuartiger Bakterien erhalten wurden, werden diese in mehreren Stammsammlungen hinterlegt, um diese wertvollen Bioressourcen Forschern und Unternehmen in Deutschland und weltweit zugänglich zu machen. Die Plattform startet dann eine zweite Phase, in der optimale Wachstumsbedingungen ermittelt werden, um sicherzustellen, dass die neuen Arten unmittelbar in der anwendungsorientierten Forschung wie beispielsweise Bioremediation, die Entdeckung neuartiger Antibiotika oder die Wiederherstellung der Gesundheit von Wäldern eingesetzt werden können. Die hier beantragte Plattform wird die ohnehin starke Infrastruktur in Jena im Bereich Mikrobiologie weiter stärken. Die Mikrobiologie als wichtiger Teil des Profilbereichs live der FSU nimmt eine zentrale Rolle in zwei von Jena geleiteten, von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichen (ChemBioSys und AquaDiva) ein und ist das zentrale Thema des von der DFG geförderten Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“. Durch die Bereitstellung charakterisierter neuer mikrobieller Stämme bietet die Plattform einen sehr wichtigen Grundschritt zur Unterstützung von Forschungsinitiativen in Jena sowie darüber hinaus für Forschungsgruppen und Unternehmen, damit diese wichtigen ungenutzten Bioressourcen unsere Kenntnisse stärken und Anwendungen in der Bioökonomie finden können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Automatisierte mikrobielle Kultivierung- und Charakterisierung Plattform
• Gerätegruppe: 3520 Bakterien-Zuchtgeräte, Fermenter
• Antragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Leiter: Professor Dr. Christian Jogler