Mikrobielle Interaktionen und Prozesse

Mikroorganismen leben in ihren natürlichen Lebensräumen in komplexen Gemeinschaften und auch der menschliche Körper ist ein solcher Lebensraum. Wir sind von Bakterien in solchen Mengen besiedelt, dass sie die Zahl der menschlichen Zellen weit übersteigt. Diese wirtsassoziierten Mikroorganismen können unsere Gesundheit fördern – oder ein Reservoir für Krankheitserreger sein.

Unsere Forschung

Obwohl wir relativ viel über einzelne Mikroorganismen wissen, haben wir sehr geringe Kenntnisse über ihr Zusammenwirken in komplexen Lebensgemeinschaften aus Millionen von Zellen und hunderten oder sogar tausenden von Arten. Da solche Lebensgemeinschaften auch auf und in uns vorkommen, ist es wichtig, ihr Zusammenleben zu kennen – denn obwohl die meisten dieser Gemeinschaften in friedlicher Koexistenz mit uns leben, bringen sie doch immer wieder gefährliche Krankheitserreger hervor.

Beispiel Nase 

Die menschlichen Nasenhöhlen sind die Hauptquelle und der größte Risikofaktor für Infektionen durch Staphylococcus aureus. Diese Bakterien entwickeln zunehmend Resistenzen und sind für ein großes Spektrum von Infektionskrankheiten verantwortlich. Über die Zusammensetzung der nasalen Mikroflora und mögliche Wechselwirkungen zwischen den Mitgliedern dieser Gemeinschaft ist jedoch wenig bekannt. Unsere Wissenschaftler der Arbeitsgruppe „Mikrobielle Interaktionen und Prozesse“ untersuchen die Wechselwirkungen zwischen S. aureus und anderen mikrobiellen Arten und finden Verteilungsmuster, die helfen könnten S. aureus aus der Nase zu verdrängen.

Beispiel Darm

Die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft des menschlichen Darms (Mikrobiom) wird bestimmt durch unsere Gene und Umweltfaktoren – wie beispielsweise unsere Ernährung oder mit der Nahrung aufgenommene Krankheitserreger. Je nachdem, was unsere Gene vorgeben und wie die Umweltbedingungen sich verändern, werden wir krank oder eben auch nicht. Welchen Einfluss die Gene auf die Besiedlung des Darms mit Krankheitserregern haben und wie unsere Darmflora reagiert, untersuchen unsere Wissenschaftler an Modellsystemen.

Das Komplizierte an der Erforschung dieser natürlichen Bakterien in Nase und Darm ist, dass sie eine hochsensible Gemeinschaft bilden, die sich nicht an die Laborregeln hält: Sie lassen sich nur schlecht kultivieren. Die meisten von ihnen mögen es überhaupt nicht, von ihren Lebensgefährten getrennt zu werden und als so genannte Reinkulturen in Petrischalen gezüchtet zu werden. Um mikrobielle Gemeinschaften zu verstehen, ist es notwendig, Methoden zu verwenden, die ursprünglich nicht aus der Infektionsforschung stammen, sondern aus der Ökologie. Komplexe Lebensgemeinschaften in der Natur und ihre Beteiligung am Abbau von Schadstoffen wie etwa Benzol oder Dioxinen zu untersuchen, sind die wissenschaftlichen Wurzeln dieser Methoden.

Forschungsprojekt MAGICPAH

MAGICPAH ist ein Kooperationsprojekt zur Erforschung der katalytischen Aktivitäten von mikrobiellen Gemeinschaften für den Abbau giftiger aromatischer Kohlenwasserstoffe. Unter der Leitung des HZI arbeiten 13 Partner aus neun Ländern in dem EU-Projekt zusammen. Um die Kooperation und den Wissenstransfer zwischen den beteiligten Arbeitsgruppen zu vertiefen, war eine Gruppe internationaler Doktoranden zu Gast in der Arbeitsgruppe „Molekulare Interaktionen und Prozesse“.

Dort lernten Sie modernste Methoden kennen, mit denen sie die katalytischen Eigenschaften verschiedenster Bakterien analysieren können. Von Hochdurchsatz-Sequenzierungen und bioinformatischer Datenanalyse bis zur taxonomischen Zuordnung der Mikroorganismen gaben HZI-Forscher ihre Expertisen weiter und versetzten so die Teilnehmer des Kurses in die Lage, diese Methoden künftig auch in ihren Heimatlaboren auf die eigenen Forschungsvorhaben anzuwenden.

Präsentationen wissenschaftlicher Poster rundeten die Begegnung ab und ermöglichten den intensiven Austausch der Nachwuchsforscher über eigene Forschungsprojekte.

Leitung

  • Prof. Dr. Dietmar Pieper

    Dietmar Pieper

    Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Interaktionen und Prozesse

    0531 6181-4200

    Kontakt

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Audio Podcast

  • Staphylococcus aureus – der Feind in meiner Nase
    Ein kräftiger Nieser und der Luftdruck katapultiert Millionen von Bakterien aus unserer Nase. Auch wenn wir keinen Schnupfen haben. Ein häufiger Nasenbewohner ist Staphylococcus aureus und wenn der mit dem Luftstoß zufällig auf eine Wunde trifft, haben wir ein Problem… Dietmar Pieper und sein Team wollen wissen, wer noch so alles in unserer Nase lebt – und was wir gegen unerwünschte Bewohner wie Staphylococcus aureus unternehmen können.