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Als Probiotika werden lebende Mikroorganismen bezeichnet, welche nach Aufnahme ausreichender Keimzahlen einer Reinkultur oder eines Keimgemischs die Eigenschaften der intestinalen Standortflora verbessern und dadurch die Gesundheit von Menschen und Tieren positiv beeinflussen können. Neben Lactobazillen und Bifidobakterien gibt es gerade in jüngster Zeit Veröffentlichungen, bei denen probiotische E. coli in kontrollierten medizinischen Studien Verwendung finden.
E. coli Nissle 1917, ein häufig verwendeter probiotischer E. coli Stamm, wurde in einem Infektionstiermodell mit keimfreien gnotobiotischen Schweinen für Untersuchungen zur Pathogenität enterohämorrhagischer E. coli (EHEC) als Negativkontrolle eingesetzt und erwies sich als vollkommen apathogen. Gnotobiotische Schweine entwickeln nach oraler Infektion mit EHEC-Wildtypstämmen ein klinisches Bild, welches dem HUS des Menschen mit einer histologisch eindeutigen thrombotischen Mikroangiopathie (TMA) der Nieren sehr nahe kommt.
Dieses Teilprojekt hat folgende Schwerpunkte: (a) Untersuchung der molekularen Grundlagen probiotischer Effekte durch E. coli Nissle 1917, auf der Erreger- wie auf der Wirtsseite, durch Genexpressionsanalysen mit DNA-Arrays. (b) Verwendung von E. coli Nissle 1917 als Carriersystem zur Expression heterologer Antigene. Genregulation und Genexpression auf der Wirts- und der Erregerseite werden zunächst in Zell- und Bakterienkultursystemen untersucht. Im weiteren Verlauf des Projekts kommen dann auch Keimsuspensionen zum Einsatz, welche direkt aus monoinfizierten gnotobiotischen Schweinen stammen, um den Einfluß von in vivo Wachstumsbedingungen auf die Regulation und die Expression von E. coli Nissle Genen zu analysieren. Als Vergleichswerte dienen hier in vitro angezüchtete Flüssigkulturen. Grundlage dieses Teilprojekts ist die vollständige Sequenzierung und Annotation des Genoms von E. coli Nissle 1917, an der seit März 2001 gearbeitet wird. Auf Basis der Komplettsequenz werden spezifische DNA-Arrays hergestellt, um damit die oben dargestellten Genexpressionsstudien durchzuführen. Hierbei identifizierte bakterielle Kandidatengene, die in einem Zusammenhang mit probiotischen Effekten stehen könnten, werden im weiteren Verlauf des Projekts näher charakterisiert. Mutanten von E. coli Nissle 1917, die rekombinante Zytokine für die orale Immuntherapie einer murinen Autoimmuncolitis exprimieren, dienen als Modellsystem, um die Eignung dieses Stammes als Carrier für heterologe Antigene zu studieren.
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