FUNMIC: Plattform für funktionelle Mikrobiomforschung
Die Plattform FUNMIC (Functional Microbiome Research at Interfaces) erforscht, welche Rolle das menschliche Mikrobiom bei Infektionskrankheiten spielt und wie sich seine Funktionen für neue Ansätze zur Diagnose, Prävention und Behandlung von Infektionen nutzen lassen. Im Mittelpunkt stehen dabei die mikrobiellen Gemeinschaften des Magen-Darm- und Urogenitaltrakts. FUNMIC bündelt dafür komplementäre Expertise aus Mikrobiologie, Genomik, experimenteller Forschung und klinischer Medizin. Die Forschenden untersuchen einzelne Mikroorganismen und mikrobielle Gemeinschaften und analysieren, wie sie Infektionen beeinflussen und mit Arzneimitteln interagieren. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung Mikrobiom-basierter Diagnostika und sogenannter Live Biotherapeutic Products (LBPs). Dabei handelt es sich um therapeutische Produkte, die lebende Mikroorganismen enthalten und zur Prävention oder Behandlung von Erkrankungen entwickelt werden. FUNMIC begleitet die Entwicklung solcher Produkte von der Auswahl und funktionellen Charakterisierung geeigneter Mikroorganismen bis hin zu präklinischen Entwicklungskandidaten.
Der menschliche Körper ist von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt. Besonders an den Schleimhäuten des Magen-Darm- und Urogenitaltrakts bilden sie komplexe Gemeinschaften. Dieses Mikrobiom kann wesentlich dazu beitragen, Krankheitserreger abzuwehren. Seine Zusammensetzung und Funktion unterscheiden sich jedoch von Mensch zu Mensch und können sich beispielsweise durch Erkrankungen oder die Einnahme von Medikamenten verändern.
Ein besseres Verständnis dieser komplexen Zusammenhänge eröffnet neue Möglichkeiten für die Infektionsmedizin. Bestimmte Eigenschaften des Mikrobioms könnten beispielsweise als Biomarker dienen und damit neue Ansätze für Diagnostik und Risikoabschätzung ermöglichen. Gleichzeitig wird untersucht, ob sich bestimmte Mikroorganismen oder definierte mikrobielle Gemeinschaften gezielt nutzen lassen, um Infektionen vorzubeugen oder ihre Behandlung zu unterstützen.
Von der funktionellen Analyse zur präklinischen Entwicklung
FUNMIC isoliert und kultiviert Mikroorganismen aus menschlichen Proben und charakterisiert sie genetisch und funktionell. Die Plattform untersucht unter anderem ihre physiologischen Eigenschaften, Stoffwechselleistungen und Wechselwirkungen mit Arzneimitteln. Bakterienstämme werden in Sammlungen erfasst und in Zusammenarbeit mit der DZIF-Infrastruktur Bioressourcen, Biodaten und digitale Gesundheit (BBD) für die weitere Forschung zugänglich gemacht.
Mithilfe von Hochdurchsatzverfahren sowie gnotobiotischen Modellen, bei denen genau bekannt ist, welche Mikroorganismen vorhanden sind, können vielversprechende Mikroorganismen und definierte mikrobielle Gemeinschaften genauer untersucht werden. Ein wichtiges Translationsziel ist die Entwicklung sogenannter Live Biotherapeutic Products (LBPs), also therapeutischer Produkte, die lebende Mikroorganismen enthalten. Gemeinsam mit Partnern des DZIF-Brückenthemas Mikrobiom und unter Berücksichtigung regulatorischer Anforderungen entwickelt FUNMIC hierfür Standards, Sicherheitsprüfungen und Protokolle. Vielversprechende Ansätze sollen so systematisch bis zu präklinischen Entwicklungskandidaten weitergeführt werden.
Mikrobiom-basierte Diagnostik und Arzneimittelwirkungen
FUNMIC unterstützt außerdem epidemiologische Studien und Kohorten bei der funktionellen Analyse des Mikrobioms. Ziel ist unter anderem, Merkmale zu identifizieren, die sich für neue diagnostische Verfahren eignen könnten. Dafür entwickelt die Plattform standardisierte Methoden zur Isolierung von Mikroorganismen und zur Konservierung von Proben. Ein Beispiel ist das DZIF-Projekt COL-RESsay, das untersucht, welche Eigenschaften des Darmmikrobioms vor gastrointestinalen Infektionen schützen können und ob diese direkt in humanen Stuhlproben nachgewiesen werden können.
Gleichzeitig erforscht FUNMIC, wie sich Medikamente und neue Wirkstoffkandidaten auf das menschliche Mikrobiom auswirken. So können mögliche unerwünschte Auswirkungen auf nützliche Bestandteile des Mikrobioms bereits bei der Entwicklung neuer Therapieansätze berücksichtigt werden. Langfristig könnte dies dazu beitragen, Infektionen gezielter zu behandeln und gleichzeitig wichtige Funktionen des Mikrobioms möglichst zu erhalten.
Gemeinsame Plattform für translationale Mikrobiomforschung
FUNMIC bündelt Kompetenzen und Infrastrukturen, die an mehreren DZIF-Standorten über viele Jahre aufgebaut wurden. Die Plattform stellt Methoden, Protokolle, Modelle und Expertise für Forschungsprojekte innerhalb und außerhalb des DZIF zur Verfügung. Über das DZIF-Brückenthema Mikrobiom arbeitet FUNMIC zudem mit Forschenden aus unterschiedlichen medizinischen Fachgebieten zusammen und stärkt die Vernetzung mit den anderen Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung (DZG).
Damit schafft FUNMIC eine gemeinsame Grundlage, um Erkenntnisse aus der Mikrobiomforschung in neue diagnostische und therapeutische Ansätze zu überführen.
