Engineering enhanced microbiome function using synthetic ecology

Das Darmmikrobiom ist von entscheidender Bedeutung für die menschliche Gesundheit, insbesondere durch die Produktion entzündungshemmender kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs). Die Erforschung und gezielte Steuerung dieser gesundheitsfördernden Stoffe stellt aufgrund der Komplexität mikrobieller Gemeinschaften eine große Herausforderung dar. Unser Forschungsansatz zielt deshalb darauf ab, verschiedene natürliche und synthetische mikrobielle Lebensgemeinschaften sowie deren Wechselwirkungen zu untersuchen, um die Mechanismen der SCFA-Produktion zu entschlüsseln. Mithilfe von maschinellem Lernen und Network Science werden wir die wichtigsten Produzenten-Konsortien und deren Interaktionen identifizieren. Zusätzlich nutzen wir Stoffwechselmodelle, um Produktionsengpässe aufzudecken. Diese modellbasierten Erkenntnisse dienen dann als Grundlage für molekulares und/oder ökologische Engineering natürlicher Darmgemeinschaften, mit dem Ziel die SCFA-Produktion zu optimieren. Langfristig könnte diese Strategie neue Wege in der Prävention und Behandlung verschiedener entzündlicher Erkrankungen eröffnen und unser Verständnis steuerbarer mikrobieller Gemeinschaftsprozesse erheblich erweitern.