Phagendynamik und Einflüsse während der Etablierung des menschlichen Darmmikrobioms (METAKIDS)

In den letzten zehn Jahren wurde die Rolle von im menschlichen Darm lebenden Mikroorganismen intensiv untersucht. Das Darmmikrobiom umfasst Bakterien, Viren, Pilze und Archaeen. Die Bedeutung des Mikrobioms für die menschliche Gesundheit wird durch die Beobachtung unterstrichen, dass dysbiotische Verschiebungen in diesen mikrobiellen Gemeinschaften mit zahlreichen menschlichen Krankheiten in Verbindung gebracht wurden, darunter Fettleibigkeit, entzündliche Darmerkrankungen, Autoimmunerkrankungen oder Magen-Darm-Krebs. Es ist auch eindeutig nachgewiesen, dass einige dieser Mikroorganismen mit dem Immunsystem interagieren und zu seiner Entwicklung beitragen. Das Darmmikrobiom wird kurz nach der Geburt aufgebaut und seine Zusammensetzung ändert sich in den nächsten Jahren in Richtung einer stereotypen „erwachsenenähnlichen“ Bakteriengemeinschaftsstruktur. Epidemiologische Studien belegen die Bedeutung dieser Zeit für eine langfristige Gesundheit. Es wurde auch gezeigt, dass dieser Prozess durch mehrere interagierende Faktoren wie Ernährung, Verwendung von Antibiotika und andere Umweltfaktoren beeinflusst werden kann. Viel weniger ist über den viralen Teil des menschlichen Mikrobioms bekannt. Die meisten von ihnen sind Phagen (Phageome), von denen bekannt ist, dass sie die mikrobielle Population durch Prädation oder Übertragung genetischer Informationen zwischen Bakterien modulieren und wahrscheinlich wichtige Auswirkungen auf die Etablierung des Darmmikrobioms und folglich auf die menschliche Physiologie haben. Das MetaKids-Projekt zielt darauf ab, zu verstehen, wie sich das Darmphageom während des frühen menschlichen Lebens entwickelt und wie es die Zusammensetzung des bakteriellen Mikrobioms beeinflusst. Die Ermittler werden eine Längsschnittstudie mit 15-20 Säuglingen im Alter von 3-9 Monaten bis zum Alter von 24-30 Monaten durchführen. Durch die Kombination neuester metagenomischer Methoden werden untersucht: 1) die Zusammensetzung, Entwicklung und Dynamik des Phageoms und des bakteriellen Mikrobioms über diesen kritischen Zeitraum; 2) die Wechselwirkungen zwischen Phagen und Bakterien und ihre Beziehungen; und 3) die Auswirkungen von Umweltfaktoren wie Impfungen oder Antibiotikabehandlung auf die Phagenpopulationen. Das Projekt basiert auf der Kombination innovativer neuerer metagenomischer Techniken, die im Labor entwickelt wurden. DNA ist ein allgegenwärtiges und stabiles Molekül, das als Marker für die „Kompartimentierung“ auf Zell- und Populationsebene verwendet werden kann und wichtige Informationen über die genomische Struktur einer Mischung von Arten liefert. Durch die Kombination von Ansätzen wie der Reinigung von Viruspartikeln und 3C-bezogenen Methoden schlagen die Forscher daher vor, die Etablierung des Darmmikrobioms von Säuglingen zu charakterisieren und die Beziehungen zwischen den verschiedenen genomischen Einheiten zu entschlüsseln, die während dieses Zeitraums vorhanden sind. Dieses Projekt wird entscheidende Daten über die Rolle von Phagen während des frühen Lebens des menschlichen Darmtrakts liefern. Eingriffe zur Veränderung/Kontrolle der Darmpopulation sind ein dynamisches Feld und das MetaKids-Projekt wird neue Perspektiven für diesen Forschungsbereich eröffnen.