RTF V: Klinische und ernährungsbezogene Metabolomics

Ziel ist es mit Hilfe von explorativen metabolomweiten Assoziationsstudien, multivariaten Machine Learning Modellen sowie gezielten und detaillierten Stoffwechsel- und Proteinanalysen in experimentellen Studien Mechanismen von entzündlichen Erkrankungen aufzudecken, neue therapeutische Konzepte zu entwickeln und den Erfolg von Therapien für individuelle Patienten zu prognostizieren.

Die vorhandene Infrastruktur zu Metabolom- und Proteomforschung soll zu einer schlagkräftigen wissenschafts- und technologiebasierten zentralen Einheit weiter ausgebaut werden. Es sollen innovative analytische und experimentelle Ansätze aufgebaut und die bestehenden analytischen Plattformen durch weitere Plattformen ergänzt werden. Hierfür wird, u.a., eine Kernspinresonanzspektroskopie-Metabolomik-Core-Unit etabliert, die die bereits vorhandenen Massenspektrometrie-Plattformen ergänzt. Es sollen neue Prognosemodelle für die Stoffwechselfunktion der Mikrobiota erstellt und mit Metabolom- und Proteomdaten verifiziert werden.

Die Forschung zur Interaktion von Metabolom-Mikrobiom-Wirt ist ein relativ junges Forschungsfeld, in dem sich neue Methoden und Technologien entwickeln, die weitreichende Entdeckungen für die Gesundheit, die Prävention und Therapie von Krankheiten erwarten lassen.

Das Forschungsfeld der Metabolom- und Proteomforschung basiert auf vielen naturwissenschaftlich geprägten Disziplinen und ist eine hoch interdisziplinäre Wissenschaft, die Methoden der Chemie, der Physik, der Biologie und Bioinformatik bis hin zur den Materialwissenschaften in sich vereint.

Die Kenntnis der molekularen Vorgänge, speziell auf Ebene der agierenden Moleküle (Peptide/Proteine/Metabolite) stellt eine Voraussetzung für die Diagnose, das Verstehen dieser Krankheiten dar und ist ein Schlüssel für die Entwicklung von Therapien. Um ein ganzheitliches Verständnis im Sinne der Systemmedizin und -biologie zu erreichen, werden die generierten Daten mit den Daten anderer Bereiche des Clusters z.B. zum Metagenom der Mikrobiota zusammengeführt. Die Grundlage hierfür wird durch die Entwicklung umfassenderer Metabolitendatenbanken sowie Prognosemodellen des Stoffwechsels für zukünftige integrative Analysen vorangetrieben. Speziell für die Präzisionsmedizin ist die Verfügbarkeit neuer, schnellerer und sensitiverer analytischer Methoden unabdingbar.

• CD II: Untersuchung des Metaboloms in Interventionsstudien mit Nicotinamid zum Tryptophanmetabolismus
• RTF III: Entwicklung und Einsatz der low cell number/single cell-Proteomics und multi-omics für die Analyse von aus Patientenmaterial gewonnenen in vitro-Modellen („clinical trial in a dish“)
• RTF VII: Erweiterung und Validierung von theoretischen Modellen des Co-Metabolismus zwischen Mikrobiom und Mensch.
• TI-II: Identifizierung und molekulare Charakterisierung immunogener Peptide