Molekulare Grundlagen der Biofilmbildung von E. coli

Viele Bakterien haften in ihrer natürlichen Umgebung an Oberflächen und bilden sogenannte Biofilme. Aus klinischer Sicht ist die erhöhte Resistenz gegenüber herkömmlicher Antibiotika die problematischste und kostspieligste Eigenschaft der Bakterien in diesen Biofilmen. Um neue und effektivere Therapieansätze zu entwickeln, ist es daher von besonderer Bedeutung, die Rolle der Biofilmbildung in der Pathogenität von Mikroorganismen zu verstehen. Escherichia coli, obwohl ein natürlicher Darmbewohner von Mensch und Tier, ist auch der häufigste Erreger bakterieller Infekte des Menschen. Dieses Forschungsvorhaben ist darauf ausgerichtet, die Signifikanz der Biofilmbildung für das Überleben als Kommensale und insbesondere für die Pathogenität von E. coli aufzuklären. Zunächst werde ich die Biofilmbildung von verschiedenen virulenten und avirulenten E. coli Stämmen in zwei in vitro Biofilmmodellen analysieren. Die Biofilmbildung wird unter physiologischen Bedingungen getestet werden, die die aktuellen Verhältnisse im Darm bzw. im Harnweg wiederspiegeln. Anschließend wird die Biofilmbildung einiger ausgewählter E. coli Stämme einer genetischen Analyse unterzogen: Mittels Transposonmutagenese und High-throughput Screening werde ich die genetischen Faktoren identifizieren, die essentiell für die in vitro Biofilmbildung dieser Stämme sind. Parallel dazu wird mittels Micro-Array Analyse und Promoter-probe Libraries untersucht werden, ob die Expression bestimmter Gene während der Biofilmbildung induziert wird. Letztlich wird die Signifikanz der in vitro identifizierten genetischen Faktoren für die Kolonisation von Darm und Harnweg in einem in vivo Mausinfektionsmodell überprüft werden. Sollte es sich herausstellen, dass virulente E. coli Stämme ein spezifisches, die Biofilmbildung förderndes genetisches Repertoire besitzen, werden die Resultate dieses Forschungsvorhaben die Grundlage für die Entwicklung neuer Therapieansätze bilden.