DFG fördert neue Mikrobiomplattform in Kiel

Interdisziplinäre und noch umfassendere Analysen von Mikrobiomen – von der Datengenerierung bis zur Funktionscharakterisierung – soll die neue Mikrobiomplattform der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel bieten.

Das Mikrobiom spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit der Wirtsorganismen. Das Zusammenspiel von Wirtszellen und Mikroorganismen auf molekularer Ebene besser zu verstehen, ist daher ein wichtiges Ziel der aktuellen lebenswissenschaftlichen und medizinischen Forschung.

An der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), insbesondere im Kiel Microbiome Center (KMC) innerhalb des Forschungsschwerpunkts Kiel Life Science (KLS) und im Exzellenzcluster PMI ist die Mikrobiomforschung seit vielen Jahren ein etablierter und starker Forschungsfokus. Nun fördert die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit insgesamt 800.000 Euro für fünf Jahre den Aufbau einer interdisziplinär ausgerichtete Mikrobiomplattform – einer zentralen Serviceeinheit, die modernste Analyseverfahren und fachliche Beratung für Forschungsgruppen und externe Partner bereitstellt.

„Wer ist da?“ und „Was tun sie?“

Die neue Plattform entsteht aus der Fusion zweier bereits etablierter Einrichtungen an der CAU: Das Mikrobiom-Labor am Institut für klinische Molekularbiologie (IKMB) unter der Leitung von PD Dr. Corinna Bang ist auf die Verarbeitung biologischer Proben, insbesondere Stuhlproben, sowie auf Genomsequenzierungen zur Identifikation aller vorhandenen Mikrobenarten spezialisiert.

Die Forschungsgruppe von Prof. Mathilde Poyet am Institut für Experimentelle Medizin (IEM) konzentriert sich auf experimentelle Ansätze zur Identifizierung mikrobieller Bestandteile, die eine Schlüsselrolle in Metaorganismen und Ökosystemen spielen. Darüber hinaus liegt ein Schwerpunkt des Labors auf der Isolierung und Biobanking gezielt ausgewählter Mikrobenarten sowie auf der Analyse ihrer funktionellen Eigenschaften – zum Beispiel, welche Stoffwechselprodukte sie produzieren, wie sie miteinander interagieren und ob sie spezifische Funktionen im Wirtsorganismus beeinflussen.

Beide Ansätze in neuer Plattform kombiniert

Poyet hat bereits erfolgreich Biobanken von isolierten Bakterienstämmen aufgebaut, darunter die Global Microbiome Conservancy Biobank. Sie beinhaltet Tausende von Bakterienstämmen, die aus Stuhlproben weltweit lebender Menschen unterschiedlicher Lebensweisen isoliert wurden. Diese stehen der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Weiterentwicklung der Mikrobiomforschung zur Verfügung.

Durch die Kombination dieser beiden Ansätze ermöglicht die Plattform ein umfassenderes Verständnis des Mikrobioms. So können Forschende beispielsweise herausfinden, welche Bakterienstämme an Krankheitsprozessen beteiligt sind oder wie sich bestimmte Mikroben bei gesunden im Vergleich zu erkrankten Personen unterschiedlich verhalten.

„Wir bestimmen im Mikrobiom-Labor mit Hilfe von Sequenzierungen vorwiegend, welche individuellen Arten von Mikroorganismen im Mikrobiom vorhanden sind. Und die Kolleginnen und Kollegen um Mathilde Poyet untersuchen, was die einzelnen Mikroben tun, welche Funktion sie haben. Dass beide Aspekte nun gemeinsam in einer Plattform angeboten werden, ist bisher in dieser Form einmalig“, erklärt Bang, die gemeinsam mit Poyet die Mikrobiomplattform leitet.

Mikrobiomplattform auch als Dienstleistung

Bei den Analysen sind die Forschenden nicht auf humane Proben beschränkt. Sie arbeiten mit verschiedenen Fachbereichen und Fakultäten zusammen und analysieren viele verschiedenartige Proben, egal ob pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Ursprungs. Damit wird die Mikrobiomplattform innerhalb der Universität eine wertvolle Ressource bilden, da Forschende aus zahlreichen Disziplinen mit ganz unterschiedlichen Fragestellungen und Organismen auf eine einheitliche Servicestruktur zurückgreifen und die entstehenden Synergien nutzen können.

Dabei steht die Plattform nicht nur CAU-Mitgliedern, sondern als Dienstleistung auch externen Forschenden weltweit offen. Das Team hat bereits jetzt mehrere internationale Anfragen und Aufträge.

Poyet und Bang wollen zusätzlich zu den Analyseaufträgen auch Schulungen anbieten, insbesondere für Promotionsstudierende und Labormitarbeitende, um auch diese in der mikrobiombezogenen Datenerhebung fortzubilden. Auch praktische Aufenthalte für Mitarbeitende und Nachwuchsforschende von verschiedenen Partnerinstitutionen aus dem Ausland sind geplant.

Plattform verbindet und stärkt Kieler Forschungsbereiche

„Die Strukturförderung der DFG für die Mikrobiomplattform kommt sehr vielen Arbeitsgruppen und Forschungsbereichen der Medizinische Fakultät und der gesamten Universität zu Gute, die das neue Angebot für ihre Arbeiten nutzen können. Außerdem erhöht diese dezidierte Stärkung der Kieler Mikrobiomforschung ihre Konkurrenzfähigkeit und damit ihre Strahlkraft im internationalen Vergleich der Spitzenforschungsstandorte“, betont Prof. Joachim Thiery, Dekan der Medizinischen Fakultät der CAU, der sich stark für die Förderung eingesetzt hat.

Durch die Plattform arbeiten nicht nur die beiden Institute IKMB und IEM noch enger zusammen, sondern auch weitere Einrichtungen, wie die Sequenzierplattform CCGA und die Bioinformatikplattform, die die Datenauswertung übernimmt. Von der Plattform profieren insbesondere auch die beteiligten Verbundforschungsprojekte, wie der Exzellenzcluster PMI, der SFB 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ und die DFG-Forschungsgruppe „miTarget“.