Prof. Dr. Peer Bork
Tuesday, 16 February 2016 at 18:00 at the Print Media Academy, Kurfürsten-Anlage 52-60, Heidelberg
Kindly supported by Manfred Lautenschläger Stiftung
Prof. Dr. Peer Bork, EMBL Heidelberg
Meine Darmmikroben und ich: eine innige, aber verwundbare Beziehung
Abstract
Das menschliche Mikrobiom ist die Gesamtheit aller Mikroben, die in oder auf uns leben und somit den Menschen als Ökosystem fungieren lassen, in dem mehr bakterielle als menschliche Zellen zu finden sind. Die unsichtbare Vielfalt der Mikroben war der Forschung lange Zeit nicht zugänglich, kann aber seit kurzem durch massives Sequenzieren des Erbmaterials von Lebewesen (Metagenomik), z.B. in menschlichen Proben wie Hautabstrich oder Stuhl, abgeschätzt und analysiert werden.
Der prominenteste bakterielle Lebensraum im Menschen ist der Darm, mit durschschnittlich 1,5kg mikrobieller Biomasse, zu der über 1000 verschiedene bakterielle Spezies beitragen, welche wichtige Funkionen für uns übernehmen, aber in seltenen Fällen auch Krankheiten verursachen. Über Infektionen hinaus wurden Mikroben bislang mit mehr als 30 verschiedenen Krankheiten assoziiert und sind somit auch potentielle diagnostische Biomarker, wie ich am Beispiel von Darmkrebs illustrieren werde (Zeller et al. Mol. Sys. Biol., 2014). Während die Hoffnung besteht, dass Abweichungen von der Normalzusammensetzung der Bakterien im Krankheitsfall in aller Welt gleich sind, bleibt die Charakterisierung des “Normalen” schwierig. Wir fanden vor einigen Jahren heraus, dass in vielen Ländern drei bevorzugte Bakteriengemeinschaften vorherrschen (Enterotypen; Arumugam et al., Nature, 2011), unabhängig von Alter, Geschlecht, BMI oder Herkunft. Diese drei Enterotypen haben möglicherweise Einfluss auf Verdauungseigenschaften oder Medikamentenverträglichkeit. Obwohl die Grobzusammensetzung der Mikrobengemeinschaften in Enterotypen einteilbar ist, sind wir auf der Bakterienstammebene ganz individuell. Die meisten von uns besitzen z.B. das Darmbakterium E.coli, jeder hat jedoch ein paar individuelle Mutationen oder Bakteriengene (Schloissnig et al., Nature, 2013; Zhu et al., Genome Biol. 2015), die unsere Bakteriengemeinschaften individuell auf externe Einflüsse reagieren lassen. Einige Bakteriengene sind z. B. die Träger von Antibiotikaresistenzen und auch diese sind in ihrer Gesamtheit recht individuell und quantifizierbar, wobei es hier große regionale Unterschiede gibt.
Die Individualität unseres Darm-Mikrobioms kann man sich zunutze machen, um z.B. zu verfolgen, was bei erfolgreichen mikrobiellen Therapien wie der Stuhltransplantation eigentlich passiert und wie man dies für die Verbesserung der Behandlung einsetzen kann. Die Sensitivität der Metagenomik ist enorm – man kann Bakterienstämme nachweisen, die einem die verspeiste Joghurtsorte verraten oder Pathogene, auch wenn keine Symptome vorhanden sind. Nahrungs- oder Medikamenteneinnahme verändern unsere Mikrobiota, die Forschung ist jedoch in vielen Bereichen erst am Anfang und oft weiß man noch nicht, welche Zusammensetzung gut oder schlecht für den Einzelnen ist und welche Konsequenzen Veränderungen nach sich ziehen. Trozdem ist bereits abzusehen, dass die Mikroben nicht nur für Diagnose und Therapie von Krankheiten nützlich sein werden, sondern dass unsere Symbiose mit den Bakterien durch zielgerichtete Veränderung mittels Diät oder Nahrungszusätze für Gesundheit und Wohlbefinden verbessert werden kann.
Biography
Dr. Peer Bork leitet eine Bioinformatikarbeitsgruppe, sowie den Bereich „Structural and Computational Biology“ am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL), einer zwischenstaatlichen Forschungseinrichtung mit Hauptsitz in Heidelberg, wo er auch für die Koordination und strategische Ausrichtung der Bioinformatik verantworlich ist. Er hat zusätzlich eine Anstellung am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin und ist Honorarprofessor an der Universität Würzburg.
Dr. Bork promovierte in Biochemie (1990) and habilitierte in theoretischer Biophysik (1995). Er arbeitet auf verschiedenen Gebieten der Bioinformatik und Systembiologie mit Fokus auf Funktionsvorhersagen, sowie vergleichender und integrativer Analyse. Er identifizierte und charakterisierte zum Beispiel viele der heute bekannten Proteindomänen und trug entscheidend zur Entstehung des Gebietes der Netzwerkbiologie bei. Seine Arbeitsgruppe war an der Entschlüsselung des menschlichen Genomes beteiligt und war eine der ersten bei der Charakterisierung des menschlichen Darmmikrobioms, mit wichtigen Entdeckungen wie der Existenz von verschiedenen Bakteriengemeinschaften, den Enterotypen. Mehr als 500 Publikationen in international beachteten wissenschaftlichen Zeitschriften fassen seine Ergebnise zusammen, darunter mehr als 60 in den Spitzenzeitschriften Nature, Science oder Cell. Er arbeitet in der Redaktion mehrerer dieser Zeitschriften mit und ist einer der meistziterten Lebenswissenschaftler weltweit.
Dr. Bork war Mitgründer von fünf erfolgreichen Biotech Firmen. Mehr als 35 seiner ehemaligen Gruppenmitglieder sind jetzt Professoren oder haben äquivalente Leitungspositionen in prominenten Institutionen weltweit. Für seine Erfolge bei der Ausbildung und Motivation von Nachwuchswissenschaftlern erhielt er den „Nature award for creative mentoring“, für das Voranbringen der Wissenschaft mittels computergestützter Methoden wurde er mit dem angesehenen „Royal Society and Académie des Sciences Microsoft Award“ geehrt. Dr. Bork erhielt die begehrte Europäische Forschungsförderung für Spitzenwissenschaftler („ERC Advanced Investigator“) bereits zum zweiten Mal und ist gewähltes Mitglied der Deutschen Akademie der Wissenschaften (Leopoldina), sowie der „European Molecular Biology Organization“ (EMBO).