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Gnotobiologie & synthetische Bakterienkonsortien

Gnotobiotische Mäuse zeichnen sich durch einen mikrobiell genau definierten Status aus. In den letzten Jahren haben sich diese Tiermodelle zum essentiellen Werkzeug für die funktionelle Mikrobiomforschung etabliert. Da genomische Unterschiede zwischen Bakterien aus Menschen und Mäusen bestehen, welche möglicherweise die Wechselwirkung zwischen Mikrobiom und Wirt beeinflussen können, haben wir ein neues synthetisches Konsortium auf Basis von aus Mäusen isolierten Bakterien entwickelt, die sogenannte Oligo-Maus-Mikrobiota (Oligo-MM). Oligo-MM besteht aus zwölf Stämmen, welche fünf verschiedene bakterielle Phyla repräsentieren (siehe Abb.). In gnotobiotischen Mäusen vermittelt das Konsortium zentrale Funktionen wie Kolonisierungsresistenz gegenüber Infektionen und Bildung von wichtigen Metaboliten. Wir verwenden Oligo-MM als Werkzeug für die funktionelle Mikrobiomforschung, insbesondere um den Beitrag einzelner Mitglieder des Mikrobioms zur Funktionalität (z.B. Schutz vor Infektionen) zu zeigen (Brugiroux et al., Nature Microbiology 2016; Herp, Brugiroux et al., Cell, Host & Microbe 2019). Alle Mitglieder der Oligo-MM sind in vitro kultivierbar. Weitere einzigartige Merkmale des Modells ist die langfristige Stabilität des Konsortiums in Mäusen, welches erlaubt, isobiotische Mauslinien zu erzeugen und die Evolution des Mikrobioms über die Zeit zu untersuchen. Aufgrund dieser Eigenschaften wird das Modell derzeit weltweit von über 40 Arbeitsgruppen für die Mikrobiomforschung verwendet.

Alle Bakterien der Oligo-MM sind zu Forschungszwecken über die Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen erhältlich.

https://www.dsmz.de/collection/catalogue/microorganisms/special-groups-of-organisms/dzif-sammlung/maus-mikrobiomliste

  

Ausgewählte Publikationen Oligo-MM Modell (Stecher-lab und Kollaborationen)

  1. Wotzka SY, Kreuzer M, Maier L, Arnoldini M, Nguyen BD, Brachmann AO, Berthold DL, Zünd M, Hausmann A, Bakkeren E, Hoces D, Gül E, Beutler M, Dolowschiak T, Zimmermann M, Fuhrer T, Moor K, Sauer U, Typas A, Piel J, Diard M, Macpherson AJ, Stecher B, Sunagawa S, Slack E, Hardt WD. Escherichia coli limits Salmonella Typhimurium infections after diet shifts and fat-mediated microbiota perturbation in mice. Nat Microbiol. 2019 Oct 7;10.1038/s41564-019-0568-5. doi: 10.1038/s41564-019-0568-5. [Epub ahead of print]. PMID: 31591555.
  2. Bolsega S, Basic M, Smoczek A, Buettner M, Eberl C, Ahrens D, Odum KA, Stecher B, Bleich AComposition of the Intestinal Microbiota Determines the Outcome of Virus-Triggered Colitis in Mice. Front Immunol. 2019 Jul 23;10:1708
  3. Herp S, Brugiroux S, Garzetti D, Ring D, Jochum LM, Beutler M, Eberl C, Hussain S, Walter S, Gerlach RG, Ruscheweyh HJ, Huson D, Sellin ME, Slack E, Hanson B, Loy A, Baines JF, Rausch P, Basic M, Bleich A, Berry D, Stecher B. Mucispirillum schaedleri Antagonizes Salmonella Virulence to Protect Mice against Colitis. Cell Host Microbe. 2019 May 8;25(5):681-694
  4. Garzetti D, Brugiroux S, Bunk B, Pukall R, McCoy KD, Macpherson AJ, Stecher B. High-Quality Whole-Genome Sequences of the Oligo-Mouse-Microbiota Bacterial Community. Genome Announc. 2017 Oct 19;5(42). pii: e00758-17. doi: 10.1128/genomeA.00758-17.PMID:29051233.
  5. Studer N, Desharnais L, Beutler M, Brugiroux S, Terrazos MA, Menin L, Schürch CM, McCoy KD, Kuehne SA, Minton NP, Stecher B, Bernier-Latmani R, Hapfelmeier S. Functional Intestinal Bile Acid 7α-Dehydroxylation by Clostridium scindens Associated with Protection from Clostridium difficile Infection in a Gnotobiotic Mouse Model. Front Cell Infect Microbiol. 2016 Dec 20;6:191. doi: 10.3389/fcimb.2016.00191. eCollection 2016. PMID: 28066726
  6. Brugiroux S, Beutler M, Pfann C, Garzetti D, Ruscheweyh HJ, Ring D, Diehl M, Herp S, Lötscher Y, Hussain S, Bunk B, Pukall R, Huson DH, Münch PC, McHardy AC, McCoy KD, Macpherson AJ, Loy A, Clavel T, Berry D, Stecher B. Genome-guided design of a defined mouse microbiota that confers colonization resistance against Salmonella enterica serovar Typhimurium. Nat Microbiol. 2016 Nov 21;2:16215. doi: 10.1038/nmicrobiol.2016.215. PMID: 27869789.
  7. Li H, Limenitakis JP, Fuhrer T, Geuking MB, Lawson MA, Wyss M, Brugiroux S, Keller I, Macpherson JA, Rupp S, Stolp B, Stein JV, Stecher B, Sauer U, McCoy KD, Macpherson AJ. The outer mucus layer hosts a distinct intestinal microbial niche. Nat Commun. 2015 Sep 22;6:8292. doi: 10.1038/ncomms9292. PMID:26392213