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Projekt
Evolution und Funktion der Gene, die die Besiedlung des Säuglingsdarms durch Bifidobacterien steuern
Antragsteller
Dr. Felix Michael Key
Fachliche Zuordnung
Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564414949
Ab der Geburt beginnt sich das menschliche Darmmikrobiom zu bilden und stabilisiert sich in den ersten Lebensjahren. Bifidobakterien sind frühe Pioniere und Schlüsselarten für ein gesundes Mikrobiom. Obwohl sie über die genomischen Werkzeuge verfügen, um im Darm von Säuglingen zu gedeihen, bleiben die genetischen Mechanismen der Kolonisierung unklar, trotz Hinweisen auf ihre Bedeutung. Ich stelle die Hypothese auf, dass das Studium der Evolution von Bifidobakterien innerhalb von Säuglingen während der dynamischen Phase der Mikrobiombildung unbekannte Gene und genetische Variabilität mit adaptiven Effekten aufdecken kann, die für eine dauerhafte Kolonisierung entscheidend sind. Die größte Herausforderung beim Studium der adaptiven, longitudinalen Entwicklung von kommensalen Mikroben während der frühen Kindheit ist das Fehlen einer longitudinalen, kultivierbaren Probenentnahme. Wir haben 43 Säuglinge und ihre Familien eingeschrieben, die kultivierbaren Stuhlproben zu sieben Zeitpunkten von der Geburt bis zum ersten Geburtstag der Säuglinge bereitstellen. Mit dieser Ressource konzentrieren wir uns auf Bifidobacterium longum, ein wichtiges frühes Mitglied des menschlichen Mikrobioms, sammeln über 1.000 Isolate und generieren deren Genome, um die Populationsdiversität über die Zeit zu rekonstruieren. Unter Verwendung der Genome werden wir zunächst die Evolution von B. longum innerhalb von Säuglingen im ersten Lebensjahr untersuchen, um Gene zu identifizieren, die eine stabile Kolonisierung fördern. Außerdem prüfen wir, ob adaptive Mutationen de novo im Säugling entstanden oder von der Familie stammen. Zweitens werden wir mit der Isolatsammlung die unbekannten Funktionen von Genen mit Signaturen der natürlichen Selektion in Zusammenarbeit mit Experten des SPP 2474 charakterisieren. Insbesondere werden wir in vitro Experimente durchführen, die auf die spezifische Biologie von B. longum abzielen und mit der charakteristischen frühen Mikrobiomkolonisierung verbunden ist, um phänotypische Unterschiede zwischen mutierten und eng verwandten Wildtyp-Isolaten zu quantifizieren. Anschließend messen wir die Auswirkungen auf Speziesinteraktionen in einem kontrollierten Ansatz mit einer synthetischen, mikrobiellen Gemeinschaft, bereitgestellt von SPP 2474-Antragstellern (Bärbel Stecher und Jörg Overmann & Thomas Clavel [Z01-Projekt]). Dieses Projekt erweitert unser Verständnis der Gene und ihrer funktionalen Auswirkungen während der Anpassung im sich entwickelnden menschlichen Mikrobiom. Durch den Fokus auf B. longum – einen wichtigen frühen Kolonisator und Probiotikum – bietet diese Forschung die Aussicht, unsere Fähigkeit aktiv die Entwicklung des menschlichen Mikrobioms zu beeinflussen und die Gesundheit zu fördern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
