Pathogene Ökophysiologie
Die Arbeitsgruppe „Pathogene Ökophysiologie“ beschäftigt sich mit den Anpassungen resistenter, enteropathogener Bakterien (zum Beispiel Vancomycin-resistente Enterokokken) an die Lebensbedingungen im menschlichen Darmmikrobiom. Die Forschenden der Arbeitsgruppe analysieren, wie Interaktionen zwischen Bakterien und dem Wirt sowie der Wechsel zwischen eubiotischen und dysbiotischen Bedingungen die Kolonisierung und Verbreitung von Krankheitserregern begünstigen. Auf Basis dieser Erkenntnisse entwickeln die Wissenschaftler:innen neuartige Strategien zur selektiven und effizienten Dekolonisierung der Bakterien, die als Alternative oder Ergänzung zu klassischen Antibiotika eingesetzt werden können. Hierfür nutzt die Arbeitsgruppe unter anderem ein In-vitro-Darmmodell, um Krankheitserreger in einer bakteriellen Gemeinschaft unter kontrollierten, Darm-ähnlichen Bedingungen zu untersuchen und damit innovative Dekoloniserungsstrategien präklinisch zu validieren.
Der menschliche Darm ist mit Tausenden verschiedener Mikrobenarten besiedelt. In dieser Umgebung koexistieren sie in antagonistischer, mutualistischer oder sogar symbiotischer Weise. Während die Koevolution überwiegend zu einer kommensalen und eher positiven Beziehung zwischen Mikroben und ihrem Wirt geführt hat, können sich unter bestimmten Umständen auch pathogene Bakterien in der Darmgemeinschaft ansiedeln. Diese Erkrankungen auslösenden Bakterien werden unter dem Begriff „Enteropathogene“ zusammengefasst.
Laboraufbau eines In-vitro-Darmmodells mit zwei kontrollierten Bioreaktoren. In diesen Systemen können bakterielle Gemeinschaften des menschlichen Darms unter definierten Bedingungen kultiviert und Wechselwirkungen mit Krankheitserregern untersucht werden.
In den meisten Fällen sorgt das fein abgestimmte Netzwerk aus Mikroben-Mikroben-Wirt-Interaktionen dafür, dass Enteropathogene in Schach gehalten werden. Ein dysbiotisches Ereignis kann jedoch zu einer Störung dieses eubiotischen Gleichgewichts führen, wodurch Krankheitserreger einen Vorteil erhalten, kommensale Bakterien verdrängen und sogar lebensbedrohliche Infektionen auslösen können. Welche ökologischen Faktoren hier eine Rolle spielen und welche physiologischen Anpassungen die Erreger mitbringen müssen, ist in diesem Kontext für viele Spezies weitgehend unverstanden. Die Erforschung dieser Zusammenhänge bietet daher ein noch unausgeschöpftes Potenzial zur Entwicklung neuer Ansatzpunkte im Kampf gegen bakterielle Infektionen, die sich insbesondere in der präventiven Dekolonisierung Antibiotika-resistenter Krankheitserreger einsetzen lassen.
Aktuell konzentrieren wir uns auf die besonders kritische Gruppe der ESKAPE-Pathogenen und entwickeln hochspezifische Ansätze, die nur die krankheitserregenden Keime entfernen, während die kommensalen Mikroorganismen der Darmgemeinschaft unbeeinflusst bleiben. So können Dysbiosen, gefährliche Infektionen und die problematische Entstehung von Arzneimittelresistenzen unter Kontrolle gehalten werden.
