Zeckendarmmikrobiom und -anfälligkeit für Borrelieninfektion

Ixodid-Zecken (Acari: Ixodidae) sind obligate hämatophage Ektoparasiten, die sich vom Blut verschiedener Landwirbeltiere ernähren. Ihre Hauptbedeutung liegt jedoch in ihrer Fähigkeit, eine Vielzahl von Krankheitserregern von medizinischer und veterinärmedizinischer Wichtigkeit aufrechtzuerhalten und zu übertragen, darunter Bakterien aus dem Borrelia burgdorferi-Komplex, welche die Lyme-Borreliose verursachen. Neben pathogenen Mikroorganismen beherbergen Zecken eine sehr vielfältige Gruppe von Endosymbionten und Kommensalen, die zusammen das Mikrobiom bilden, von denen sich die meisten in ihrem Darm befinden. Eine wachsende Zahl von Forschungsergebnissen deutet darauf hin, dass nicht pathogene Mikroben im Zeckendarm die Aufnahme und Besiedelung von durch Zecken übertragenen Krankheitserregern beeinflussen können. Während die Entwicklung von Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien im letzten Jahrzehnt das deskriptive Verständnis des Zeckenmikrobioms erheblich verbessert hat, müssen molekulare und mechanistische Einblicke in das Mikrobiom und seine bakteriellen Komponenten weiter untersucht werden. Der Fortschritt wird weitgehend durch den Mangel an effizienten und präzisen Werkzeugen zur Manipulation des Mikrobioms behindert. In diesem Projekt werden wir die Rolle des Darmmikrobioms der Ixodes ricinus-Zecke für den Infektionserfolg von Borrelia afzelii untersuchen. Eine Vielzahl von kultivierungsbasierten, molekularen und Next-Generation- Sequenzierungsmethoden sowie experimentelle Manipulation des Zecken-Darmmikrobioms durch selektives Immun-Targeting von Keystone-Bakterien werden angewendet, um die molekulare Komplexität und Funktionalität der dreiteiligen Zecken-Borrelien-Mikrobiom Interaktionen zu untersuchen. Dieses Projekt zielt darauf ab, (i) die taxonomische Zusammensetzung, das funktionelle Profil und die räumliche Organisation des darmspezifischen Mikrobioms von I. ricinus als Reaktion auf eine Infektion mit B. afzelii zu charakterisieren; (ii) um das Keystone- Bakterienprofil zu identifizieren, welche die Kolonisierung und Übertragung von B. afzelii ermöglichen; (iii) um zu bewerten, wie die selektive Neutralisierung der Keystone-Spezies das Ergebnis der B. afzelii-Infektion und -Übertragung verändert; und (iv) die molekularen und metabolischen Wege zu identifizieren und zu beschreiben, wie diese durch die Modifikation der Bakteriengemeinschaft beeinflusst werden. Unsere Forschung wird die Entdeckung spezifischer mikrobieller und/oder genetischer Muster ermöglichen, die für die Persistenz von B. afzelii und die Übertragung zwischen der Zecke und dem Säugetierwirt entscheidend ist. Die Anwendung dieses Wissens wird den Weg für die Entwicklung alternativer Strategien ebnen, um sowohl die Lyme- Borreliose als auch ihren Zeckenüberträger zu kontrollieren. An dem von Dr. Adnan Hodžic (PI, Uni Wien) geleiteten Projekt werden Prof. David Berry (Uni Wien) und der Kooperationspartner Dr. Alejandro Cabezas-Cruz (INRAE, Frankreich) beteiligt sein.