RTF II: Evolution und Ökologie von Mikroben

Koordinatoren: H. Schulenburg (CAU, PMI), S. Niemann (RCB, UzL), P. Rosenstiel (CAU)

Viele chronische Entzündungskrankheiten werden durch Mikroorganismen beeinflusst, entweder durch einzelne Krankheitserreger oder durch eine Gemeinschaft von mehreren Mikroorganismen (z.B. das Mikrobiom). Evolutionäre und/oder ökologische Veränderungen in der Interaktion mit diesen Mikroben sind oft der Schlüssel zur Entstehung einer Krankheit, werden aber in der medizinischen Forschung häufig vernachlässigt. RTF II basiert auf dem neu geschaffenen Forschungsgebiet der Evolutionären Medizin. Mit evolutionären Ansätzen wollen die Forschenden in RTF II das Verständnis für die ökologischen und evolutionären Grundlagen der mikrobenvermittelten, patientenspezifischen Entzündungskrankheiten wie COPD, Tuberkulose und auch entzündlichen Darmerkrankungen verbessern.

Worauf baut die Arbeit des Forschungsbereichs auf?

Norddeutschland hat sich zu einem der wichtigsten Hot Spots für die Evolutionsforschung und insbesondere die Evolutionsmedizin in Europa entwickelt. Mitglieder des PMI haben eine Vielzahl von Instrumenten und Ansätzen entwickelt, um die evolutionäre und ökologische Dynamik in krankheitsassoziierten Mikroben oder mikrobiellen Gemeinschaften besser zu verstehen. Auf der Grundlage dieser Aktivitäten wurden mehrere größere Forschungsinitiativen in der Evolutionsmedizin gefördert, darunter beispielsweise der Leibniz Science Campus Evolutionsmedizin der Lunge (EvoLUNG), das Clinician Scientist Program in Evolutionary Medicine (CSEM) und das Graduiertenkolleg zu Translational Evolutionary Biology (RTG TransEvo).

Was sind die wichtigsten Forschungsziele?

Das übergeordnete Ziel von RTF II ist es, die evolutionären und ökologischen Dynamiken zu analysieren, die zu mikrobenvermittelten chronischen Entzündungskrankheiten beitragen. Als zentralen Ansatz richtet das RTF-II eine experimentelle Evolutionsplattform ein, um den Einfluss ökoevolutionärer Veränderungen in einzelnen Mikroben oder mikrobiellen Gemeinschaften auf krankheitsbezogene Merkmale (z.B. Antibiotikaresistenz oder Virulenz bei COPD-bezogenen Pseudomonas aeruginosa) zu bewerten. RTF II wird außerdem eine auf chronische Darmentzündungen bezogene, patientenspezifische Mikrobiom-Bibliothek einrichten als Grundlage für weitere ökoevolutionäre Analysen und mögliche Interventionen.

Was zeichnet den Forschungsbereich aus?

Evolutionäre und ökologische Prozesse stehen im Mittelpunkt vieler chronischer Krankheiten, insbesondere solcher, die von einzelnen Mikroben oder dem gesamten Mikrobiom geprägt sind, aber ihre Bedeutung wird in der medizinischen Forschung weitgehend vernachlässigt, wenn nicht gar ignoriert. RTF II berücksichtigt speziell evolutionäre und ökologische Prozesse, um ein tieferes Verständnis von Mikroben-assoziierten Erkrankungen zu erhalten. Das mittelfristige Ziel dieses Ansatzes ist es, die Nachhaltigkeit neuartiger Interventionen gegen chronisch entzündliche Erkrankungen zu verbessern. RTF II kombiniert dabei die Evolutionsmedizin mit den Herausforderungen der Präzisionsmedizin.

Was ist der Beitrag Ihres Forschungsbereichs zu einer Präzisionsmedizin für chronische Entzündungserkrankungen?

Die mikrobenbezogenen öko-evolutionären Prozesse variieren oft zwischen den Patientinnen und Patienten und beeinflussen so, ob bestimmte Krankheiten überhaupt auftreten. Der experimentelle Ansatz des RTF II bietet Einblicke, wie solche öko-evolutionären Prozesse mit krankheitsbezogenen Merkmalen zusammenhängen. Mit den so gewonnenen Daten können präzisionsmedizinische Therapien entwickelt werden, die einzelne Mikroben oder die Zusammensetzung des Mikrobioms als Ziel haben, Beispiele für solche Behandlungsformen sind der Mikroben/Mikrobiom-Transfer, die evolutionsbasierte Antibiotikatherapie oder ernährungsbezogene Maßnahmen.

Zusammenarbeit mit anderen Forschungsbereichen im Cluster

Charakterisierung und Validierung von Organismen aus Evolutionsexperimenten oder der patientenspezifischen Mikrobiom erfolgen in Zusammenarbeit mit RTF-V (Metabolimische Analyse), RTF-VI (Sequenzbasiertes Profiling) und auch RTF-IV (Experimentelle Entzündungsmodelle). Die Ergebnisse werden in der theoretischen Modellierung von RTF-VIII (Theoretische Modelle der Entzündung) verwendet, um einen prädiktiven präzisionsmedizinischen Rahmen zu erhalten, der insbesondere in CD-3 (Individualisierte Antibiotikatherapie) und TI-1 (Mikrobiom-bezogene Therapie), aber auch in CD-2 (Tryptophanstoffwechsel und Entzündung) und CD-5 (T-Zell-orientierte Therapie) angewendet werden soll.

Mitglieder

Prof. Dr. John Baines

Vollmitglied

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie
Institut für Experimentelle Medizin
Evolutionäre Genomik

Dr. rer. nat. Corinna Bang

Assoziiertes Mitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie
Genetics & Bioinformatics

Dr. Meriem Belheouane

Assoziiertes Mitglied

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie
Institut für Experimentelle Medizin
AG Evolutionary Genomics

Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c. Thomas Bosch

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Zoologisches Institut
Zell- und Entwicklungsbiologie

Prof. Dr. Hauke Busch

Vollmitglied

UKSH Campus Lübeck
LIED - Lübecker Institut für Experimentelle Dermatologie
System Biology of Inflammatory Diseases

Prof. Dr. rer. nat. Tal Dagan

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Allgemeine Mikrobiologie
Genomische Mikrobiologie

Dr. Katja Dierking

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Zoologisches Institut
AG Evolutionsökologie und -genetik

Prof. Dr. med. Stefan Ehlers

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Zentrumsdirektor

Prof. Dr. rer. nat. Andre Franke

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie
Genetics & Bioinformatics

PD Dr. Andreas Frey

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Mukosale Immunologie und Diagnostik
Programmbereich Asthma und Allergie

Dr. Simon Graspeuntner

Assoziiertes Mitglied

UKSH Campus Lübeck
Klinik für Infektiologie und Mikrobiologie

Espen Elia Groth

Assoziiertes Mitglied

UKSH Campus Kiel
Klinik für Innere Medizin I

Dr. Yask Gupta

Assoziiertes Mitglied

UKSH Campus Lübeck
LIED - Lübecker Institut für Experimentelle Dermatologie
Model Systems of Inflammatory Skin Diseases

Prof. Dr. Thomas Gutsmann

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Biophysik
Programmbereich Infektionen

Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Harder

Vollmitglied

UKSH Campus Kiel
Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Dr. Matthias Hübenthal

Assoziiertes Mitglied

UKSH Campus Kiel
Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Prof. Dr. Saleh Ibrahim

Vollmitglied

UKSH Campus Lübeck
LIED - Lübecker Institut für Experimentelle Dermatologie
Genetics of Inflammatory Diseases

Prof. Dr. Christoph Kaleta

Vollmitglied

UKSH Campus Kiel
Institut für Experimentelle Medizin
c/o Transfusionsmedizin

Prof. Dr. rer. nat. Frank Kempken

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Botanisches Institut und Botanischer Garten
Abteilung für Botanische Genetik und Molekularbiologie

Prof. Dr. rer. nat. Ben Krause-Kyora

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie
Ancient DNA Research

Prof. Dr. med. Susanne Krauss-Etschmann

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Frühkindliche Asthmaprägung
Programmbereich Asthma und Allergie

Prof. Dr. Dr. h.c. Christoph Lange

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Medizinische Klinik Borstel

Prof. Dr. rer. nat. Matthias Leippe

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Zoologisches Institut
Vergleichende Immunbiologie

Prof. Dr. rer. physiol. Edmund Maser

Vollmitglied

UKSH Campus Kiel
Institut für Toxikologie und Pharmakologie für Naturwissenschaftler

Prof. Dr. Matthias Merker

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Molekulare und Experimentelle Mykobakteriologie
Programmbereich Infektionen

Dr. Christian Nehls

Assoziiertes Mitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Biophysik
Programmbereich Infektionen

Prof. Dr. Stefan Niemann

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Molekulare und Experimentelle Mykobakteriologie
Programmbereich Infektionen

Dr. Laura Paulowski

Assoziiertes Mitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Diagnostische Mykobakteriologie
Programmbereich Infektionen

Prof. Dr. sc.hum. Rainer Podschun

Vollmitglied

UKSH Campus Kiel
Institut für Infektionsmedizin

Prof. Dr. Paul B. Rainey

Vollmitglied

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie
AG Mikrobielle Populationsbiologie

Prof. Dr. Gabriela Riemekasten

Vollmitglied

UKSH Campus Lübeck
Klinik für Rheumatologie und klinische Immunologie

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Roeder

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Zoologisches Institut
Molecular Physiology

Prof. Dr. med. Philip Rosenstiel

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie
Molecular Cell Biology

M.Sc. Malte Rühlemann

Assoziiertes Mitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie
Genetics & Bioinformatics

Prof. Dr. Jan Rupp

Vollmitglied

UKSH Campus Lübeck
Klinik für Infektiologie und Mikrobiologie

Prof. Dr. Ulrich Schaible

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Zelluläre Mikrobiologie
Programmbereich Infektionen

Prof. Dr. rer. nat. Ruth Schmitz-Streit

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Allgemeine Mikrobiologie
Molekularbiologie der Mikroorganismen

Prof. Dr. Hinrich Schulenburg

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Zoologisches Institut
Evolutionsökologie und Genetik

Prof. Dr. Karin Schwarz

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde
Abteilung Lebensmitteltechnologie

Dr. Michael Stolpe

Vollmitglied

Institut für Weltwirtschaft
The Global Health Economy

Prof. Dr. Bernhard Thalheim

Vollmitglied

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Informatik
Technologie der Informationssysteme

Prof. Dr. Arne Traulsen

Vollmitglied

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie
FG Evolutionstheorie

Prof. Dr. Daniel Unterweger

Vollmitglied

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie
Evolutionäre Genomik

Dr. Artem Vorobyev

Assoziiertes Mitglied

UKSH Campus Lübeck
LIED - Lübecker Institut für Experimentelle Dermatologie
Model Systems of Inflammatory Skin Diseases

Prof. Dr. Stephan Weidinger

Vollmitglied

UKSH Campus Kiel
Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie

Prof. Dr. Xinhua Yu

Vollmitglied

Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum
Immunbedingte Lungenerkrankungen
Programmbereich Asthma und Allergie