ZEISS Colloquium über Mikrobiome

Prof. Dr. Axel Brakhage, Direktor des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) und Inhaber des Lehrstuhls für Mikrobiologie und Molekularbiologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, ist am 25. Januar 2022 zu Gast beim virtuellen „ZEISS Colloquium – Innovation Talk“ und gibt in seinem Vortrag „Mikrobiome – die unsichtbare Basis der Gesundheit von Mensch und Umwelt“ einen Einblick in seine Forschung.

„Das Gleichgewicht mikrobieller Konsortien mit anderen Organismen und der Umwelt ist essentiell für die Funktion aller Ökosysteme, ein stabiles Klima, nachhaltige Landwirtschaft, sowie das Wohlergehen von Pflanzen, Tieren und Menschen“, erklärt Brakhage. Ein mikrobielles Konsortium wird auch als Mikrobiom bezeichnet: das ist die Gesamtheit der Mikroorganismen in einem bestimmten Lebensraum. Im menschlichen Darm leben beispielsweise mehr als eintausend verschiedene Spezies von Mikroorganismen mit Trilliarden von Zellen. Anthropogene Einflüsse oder infektiöse Mikroorganismen können ein dramatisches Ungleichgewicht verursachen, das Ökosysteme zerstören und Ernteausfälle und Krankheiten zur Folge haben kann. Fast alle menschlichen Krankheiten werden laut Brakhage inzwischen mit sogenannten dysbalancierten Mikrobiomen assoziiert. Um nicht nur wie bisher die Symptome nicht-funktionierender Systeme zu behandeln, ist die Erhaltung und Wiederherstellung mikrobieller Gleichgewichte durch gezielte Interventionen entscheidend.

Mikrobiome können mit Hilfe molekularer Techniken beschrieben werden, wie zum Beispiel der DNA-Sequenzierung. „Wir wissen allerdings nicht, welche Mikroorganismen wirklich wichtig sind und insbesondere, welche Funktionen von diesen Mikroorganismen wichtig für die Aufrechterhaltung eines gesunden Gleichgewichts eines Mikrobioms und damit eines gesunden Gleichgewichts mit uns, den Wirten, sind“, so Brakhage weiter. Ein entscheidender Faktor dafür sei die Fähigkeit der Mikroorganismen, eine Vielzahl von Molekülen zu produzieren und als Informationsträger auszutauschen.)

Die große Herausforderung in der Zukunft bestehe darin, Ursache-Wirkungsbeziehungen aufzuklären und zu verstehen, welche Funktionen der Mikroorganismen für die Aufrechterhaltung eines gesunden Gleichgewichts erforderlich seien. „In der Zukunft wird es möglich sein, „ungesunde“ Mikrobiome wieder zu rekonstituieren, also wiederherzustellen“, so Brakhage. Dies wäre beispielsweise durch synthetisch hergestellte mikrobielle Konsortien denkbar, die zur Therapie von Erkrankungen verabreicht werden oder durch die Gabe von Substanzen, sogenannte „chemische Mediatoren“, die zur Wiederherstellung von gesunden Mikrobiomen führen.

Die große Herausforderung für die optische Diagnostik von Mikrobiomen bestehe laut Brakhage in der Detektion von Signalmolekülen in Echtzeit, die beispielsweise von extrazellulären Vesikeln transportiert werden. Die Vesikel gesunder Zellen unterscheiden sich von den pathologisch veränderten „kranken“ Zellen. „In meinem Vortrag werde ich insbesondere auf die Forschungen aus meinem Labor zu extrazellulären Vesikeln eingehen, die vermutlich von allen Zellen auf der Erde produziert werden und die sowohl für die Diagnostik als auch Therapie von zunehmendem Interesse sein werden“.

Brakhage ist Direktor des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) und Inhaber des Lehrstuhls für Mikrobiologie und Molekularbiologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Er ist Sprecher des einzigen Exzellenzclusters des Bundes und der Länder in Thüringen Balance of the Microverse, des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierten Konsortiums InfectControl sowie des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)-geförderten SFB/TR Human-pathogene Pilze und ihr menschlicher Wirt – Netzwerke der Interaktion (FungiNet); Brakhage ist außerdem Senator der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina und Vizepräsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

ZEISS lädt die interessierte Öffentlichkeit ein. Die Teilnahme am ZEISS Colloquium ist kostenfrei. Zur Buchung geht’s hier. Sie erhalten rechtzeitig vor der Veranstaltung einen Link mit den Zugangsdaten.