Kiel Life Science

Eine Arche Noah für Mikroben?

11.06.2020

Von der CAU unterstütztes ‚Microbiota Vault'-Projekt zur Sicherung der weltweiten mikrobiellen Vielfalt zur Umsetzung empfohlen

Eine Gruppe internationaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Beteiligung des Forschungsschwerpunkts Kiel Life Science (KLS) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) bereitet eine globale Initiative zur Bewahrung von Mikroorganismen vor, die für die menschliche Gesundheit langfristig von entscheidender Bedeutung sind: Im sogenannten ‚Microbiota Vault‘-Projekt (Deutsch: Mikroorganismen-Speicher) soll künftig die Identifizierung, Sammlung und dauerhafte Konservierung einer möglichst großen Bandbreite von gesundheitsfördernden Mikroorganismen möglich werden, bevor diese unter dem zunehmenden Einfluss zivilisatorischer Faktoren wie der Antibiotika-Übernutzung oder ungesunder Ernährung für immer verloren gehen.

Nun hat ein Gremium aus anerkannten Expertinnen und Experten das Projekt in einer umfangreichen Machbarkeitsstudie begutachtet und zur Umsetzung empfohlen. Darin kommen die Autorinnen und Autoren zu dem Schluss, dass die Projektziele stichhaltig und die Initiative insgesamt von großer gesellschaftlicher Bedeutung seien und im Rahmen internationaler Kooperation zum Nutzen des Gemeinwohls umgesetzt werden solle.

Verarmung des Mikrobioms führte zum vermehrten Auftreten von Krankheiten
„Der Mikroorganismen-Speicher wird dazu dienen, für die Gesundheit essenzielle Bestandteile des Mikrobioms von bestimmten, bislang nicht von der industriellen Lebensweise beeinflussten Menschengruppen zu gewinnen“, erklärt Professor Thomas Bosch, der als KLS-Sprecher den Kieler Projektbeitrag verantwortet. „Diese indigene Bevölkerung, zum Beispiel in entlegenen Regionen des Amazonasgebiets, beherbergt eine mikrobielle Besiedlung, die nicht von Antibiotika, verarbeiteten Lebensmitteln oder anderen Faktoren des westlichen Lebensstils beeinflusst ist“, so Bosch weiter. Diese schädlichen Einflüsse sind in Summe dafür verantwortlich, dass es zu einer massiven Abnahme der Vielfalt innerhalb des menschlichen Mikrobioms gekommen ist. Dieser Rückgang hat in den vergangenen Jahrzehnten zu einem dramatischen Anstieg sogenannter Umwelterkrankungen geführt: Übergewicht, Asthma oder Allergien haben beispielsweise in gleichem Maße zugenommen, wie umfangreiche Bestandteile des menschlichen Mikrobioms verloren gingen.

Menschen in städtischen Räumen weisen im Vergleich eine deutlich artenärmere Mikroben-Besiedlung auf. Das Darmmikrobiom nordamerikanischer Städterinnen und Städtern umfasst im Vergleich zu den Jäger- und Sammler-Gesellschaften der Amazonasregionen zum Beispiel nur etwa die Hälfte der Mikrobenarten. Die dort gesammelten Mikroben sollen zur Charakterisierung im Mikroorganismen-Speicher untersucht werden. Anschließend sollen die Erkenntnisse für die weltweite Wissenschaftsgemeinschaft nach dem Open Access-Prinzip zugänglich gemacht werden.

Bewahrung der verlorengegangenen Mikroben
Den Anstoß zu dieser anspruchsvollen Initiative gaben Professorin Maria Gloria Dominguez-Bello und Professor Martin Blaser, beide von der Rutgers University im US-amerikanischen New Jersey, die in den vergangenen Jahrzehnten wichtige Pionierarbeit zur Bedeutung der verlorengegangenen Mikroben leisteten. „Diese fehlenden Mikroben könnten den Schlüssel liefern, um zivilisatorisch bedingte Krankheiten wie Diabetes, Morbus Crohn oder chronische Entzündungskrankheiten künftig behandeln und heilen zu können“, erklärt Bosch. In Kiel arbeitet der CAU-Sonderforschungsbereich (SFB) 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“ daran, die Konsequenzen des Zusammenspiels von Mikroorganismen und den Funktionen ihres Wirtslebewesens zu erforschen. Je mehr die Forschenden über diese funktionellen Interaktionen, die daran beteiligten Mikroben und deren Rolle für die menschliche Gesundheit verstehen, desto deutlicher wird die Dringlichkeit der schnellen Sicherung der mikrobiellen Diversität. „Unser Ziel ist es, dieses Rennen gegen die Zeit zu gewinnen, die Artenvielfalt der Mikroben möglichst umfangreich zu sichern und damit wie in der sprichwörtlichen Arche Noah vor dem Aussterben zu bewahren. Dazu wollen wir an der CAU im Rahmen des Forschungsschwerpunkts und Sonderforschungsbereichs 1182 aktiv beitragen“, betont Bosch.

Erprobung in bevorstehender Pilotphase
Die Machbarkeitsstudie empfiehlt als konkreten nächsten Schritt die Umsetzung einer Pilotphase, in der unter anderem die technischen Infrastrukturen zur dauerhaften Konservierung der Mikroben erprobt werden sollen. Zudem soll ein geeigneter sicherer Ort zur Errichtung des Speichers gefunden werden, möglichst an einem geografisch geeigneten und politisch stabilen Ort zum Beispiel in Norwegen oder der Schweiz. Weiterhin ist eine Partnerschaft mit einer Region oder einem Land vorgesehen, die dank geeigneter indigener Bevölkerungsgruppen als Quelle für die Mikroben-Sammlung infrage kommen.

„Die ‚Microbiota Vault‘-Initiative wird uns dabei helfen, mit den Menschen, deren Mikrobiom noch intakt ist, vor Ort zu arbeiten. So wollen wir die entscheidenden Mikroben finden, um sie anschließend zu speichern, zu vervielfältigen und so zum Wohle der menschlichen Gesundheit in Zukunft nutzen zu können“, betont Blaser. Der Mikrobiologe und Arzt erhielt in Würdigung seiner Lebensleistung im vergangenen Jahr das Karl August Möbius-Fellowship des Kieler SFB 1182.

„Wir blicken dem Pilotprojekt voller Zuversicht entgegen und wollen darin möglichst bald die rechtlichen und logistischen Rahmenbedingungen erproben. Dazu streben wir Entwicklungspartnerschaften mit Universitäten in den Ursprungsländern wie beispielsweise Peru an“, sagt Projektleiterin Dominguez-Bello aus New Jersey. „Die Bewahrung der mikrobiellen Diversität wird künftig dabei helfen, weltumspannenden Gesundheitskrisen begegnen zu können“, so Dominguez-Bello weiter.

Die Forschenden betonen, dass es eines Tages möglich sein könnte, Umwelterkrankungen zu vermeiden, indem die Vielfalt des Mikrobioms präventiv wiederhergestellt werde. Voraussetzung dafür sei es, zunächst die nicht durch die Zivilisation veränderten Mikroorganismen menschlicher Gesellschaften zum Beispiel in Südamerika zu sammeln. Diese besäßen die größte mikrobielle Vielfalt, die es zu sichern gelte, bevor auch sie mit den Effekten der Verstädterung in Kontakt kämen.

Bevor die Umsetzung des Pilotprojekts und damit auch perspektivisch die dauerhafte Speicherung der Mikroorganismen in internationaler Kooperation beginnen kann, muss eine solide Finanzierung sichergestellt sein. Ausgehend von der vielversprechenden Machbarkeitsstudie bemühen sich die beteiligten Institutionen nun um eine möglichst umfangreiche Projektförderung.

Über die Studie:
Die Machbarkeitsstudie wurde von zwei unabhängigen Schweizer Firmen erstellt, die von der Seerave Foundation, der Gebert Rüf Foundation, der Rutgers University, der Calouste Gulbenkian Foundation, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der UC San Diego School of Medicine, dem Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR) und der Bengt E. Gustafsson Symposium Foundation, die dem Karolinska Institutet angegliedert ist, beauftragt wurden. Die Studie ergab, dass die Microbiota Vault-Initiative eine große Bedeutung und ein großes Potenzial hat und dass ihre Leiter ein Pilotprojekt einführen sollten, das die Installation einer Infrastruktur zur Lagerung von Mikroben an einem Ort wie Norwegen oder der Schweiz sowie die Zusammenarbeit mit Entwicklungsländern bei der Probennahme umfasst. Wenn das Microbiota Vault voll funktionsfähig ist, würde es ein globales Backup-Lager für alle mikrobiellen Proben sein, deren Originale in lokalen Sammlungen in den Herkunftsländern verbleiben würden.


Fotos stehen zum Download bereit:
https://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2020/143-microbiotavault-study-blaser-dominguez.jpg
Bildunterschrift: Prof. Maria Gloria Dominguez-Bello und Prof. Martin Blaser, beide von der Rutgers University, leiten die ‚Microbiota Vault’-Initiative.
© Roy Groething, Rutgers University

https://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2020/143-microbiotavault-study-dominguez.JPG
Bildunterschrift: Prof. Dominguez-Bello bei der Vorstellung des ‚Microbiota Vault’-Projekts 2019 an der Kieler Universität.
© Christian Urban, Uni Kiel

https://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2020/143-microbiotavault-study-blaser.jpg
Bildunterschrift: Prof. Martin Blaser nimmt das Karl August Möbius-Fellowship des Kieler SFB 1182 von Prof. Thomas Bosch entgegen.
© Christian Urban, Uni Kiel

Videos zur Microbiota Vault-Initiative stehen unter folgenden Links bereit:
Projektvorstellung:
https://youtu.be/ybo6ICBi2qY

Interview mit Prof. Blaser und Prof. Dominguez-Bello:
https://youtu.be/9NqQ6iGJ8cI

Kurzclip (© Seerave Foundation):
https://vimeo.com/425532720


Kontakt:
Prof. Thomas Bosch
Sprecher Forschungsschwerpunkt Kiel Life Science &
SFB 1182 „Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“, CAU Kiel
Tel.: 0431-880-4170
E-Mail: tbosch@zoologie.uni-kiel.de

Weitere Informationen:
Microbiota Vault-Initiative:
www.microbiota-vault.org

Die Machbarkeitsstudie steht zum Herunterladen bereit: http://www.microbiotavault.org/feasibility/Microbiota_Vault_Report_Final_20200611.pdf

Sonderforschungsbereich 1182
„Entstehen und Funktionieren von Metaorganismen“, CAU Kiel
www.metaorganism-research.com

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