Projektbeschreibung
Interaktionen zwischen Darmmikrobiom und Wirt entschlüsseln
Das Darmmikrobiom ist eine komplexe Gemeinschaft von Mikroorganismen, darunter Bakterien, Viren und Pilze, die sich im Verdauungstrakt aufhalten. Es übernimmt eine für die Verdauung, die Immunfunktion und die allgemeine Gesundheit entscheidende Rolle, da es mit den Zellen des Wirts interagiert und die Stoffwechselprozesse beeinflusst. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts CartoHostBug besteht darin, die Interaktionen zwischen Wirt und Mikrobiom auf zellulärer und molekularer Ebene zu beschreiben. Die Forschenden werden die Transkriptions- und Mikrobiomzusammensetzung im menschlichen Darm kartieren, wobei sie hoffen, lokale Nischen abgrenzen zu können, die von spezifischen Mikroorganismen und Wirtszellen gebildet werden. Da die Dysregulation des Darmmikrobioms mit verschiedenen Krankheiten wie entzündlichen Darmerkrankungen, Darmkrebs und Stoffwechselstörungen in Verbindung gebracht wird, können die Projektergebnisse dazu beitragen, Biomarker für Krankheiten zu ermitteln.
Ziel
Microbiome-host crosstalk is crucial for gut homeostasis and its dysregulation is a hallmark of diseases such as colorectal cancer (CRC) and inflammatory bowel disease (IBD). Despite its key relevance for a holistic understanding of the human superorganism and its (patho-)physiology, how local host-microbiome interactions form specific niches in the gut and how these niches function at the cellular and molecular level remains unexplored, mainly due to a lack of suitable technologies.
To fill this gap, we propose to jointly reconstruct the host transcriptional and microbiome compositional landscape of the human gut across a large number of healthy individuals as well as IBD and CRC patients. For this, we will leverage a combination of novel spatial profiling technologies for unbiased transcriptome sequencing and microbiome profiling at single-cell resolution in situ. First, we will spatially delineate local niches formed of specific microbes and host cells. To dissect this complex crosstalk into specific interactions, we will secondly use in vitro and in vivo models to introduce perturbations either on the host or the microbiome side. Finally, we will integrate the resulting data to deconvolute host-microbiome circuits computationally and to predict functional niches, in particular host responses to pathogens of relevance in IBD and CRC. Interesting predictions will be tested in organoid and animal models. Developing a spatially resolved computational model of the gut ecosystem will allow us to predict early local events in disease onset; from these we will identify and validate prognostic IBD and CRC biomarkers for future clinical translation.
This work will revolutionize our understanding of intestinal host-microbiome interactions by adding a first-ever functionally resolved spatial dimension with clinical relevance for the future diagnosis and treatment of intestinal disorders.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
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