Professur für Bioinformatik - Die Arbeitsgruppe stellt sich vor
Wir sind ein internationales Forschungsteam, das sich mit mikrobiellen Gemeinschaften (Mikrobiomen) beschäftigt, wobei eine Kombination von experimentellen und theoretischen Methoden zum Einsatz kommt. Wir arbeiten interdisziplinär eng zusammen: im Labor werden natürliche und synthetische mikrobielle Gemeinschaften kultiviert, Mikrobiomproben aus unterschiedlichsten Habitaten für die Sequenzierung aufbereitet und mittels Long-Read-Sequenzierung charakterisiert, und bioinformatische Analysen liefern anschließend die mikrobielle Zusammensetzung sowie das funktionale Potential des Mikrobioms. Diese Daten werden schließlich mittels Methoden der mathematischen Modellierung für qualitative und quantitative Vorhersagen genutzt.
Über unsere Arbeitsgruppe
Mikrobielle Gemeinschaften sind faszinierende komplexe Systeme mit erstaunlichen Fähigkeiten, von denen der Mensch auf vielfältige Weise profitiert. Mit unserer Forschung wollen wir dazu beitragen, ihr Potential in bestmöglicherweise nutzbar zu machen, sei es in Landwirtschaft, Biotechnologie oder Medizin.
Unser Forschungsprofil
Unsere Forschungsaktivitäten an der Schnittstelle zwischen Bioinformatik, Systembiologie, Datenanalyse und mikrobieller Ökologie teilen sich in vier Bereiche auf:
1. Charakterisierung von Mikrobiomen (Wer ist da und was können die?)
Mikrobielle DNA wird aus Umwelt- , Labor- oder Patientenproben isoliert und sequenziert um auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Spezies in der Probe zu schließen (Amplikonsequenzierung) und das funktionale Potential zu identifizieren (Shotgun Metagenomik).
2. Bewertung von Mikrobiomprofilen (Was bedeutet das?)
Ist die Komposition ermittelt worden, stellt sich die Frage, was diese zum Beispiel für den Gesundheitszustand eines Wirtes bedeutet. Weist z.B. das Darmmikrobiom eine gesunde, hohe Diversität auf, oder liegt eine krankhafte Veränderung vor (Dysbiose)?
3. Modulation von Mikrobiomen (Wie können wir Einfluss nehmen?)
Liegt ein ungünstiger Zustand wie eine Dysbiose vor, wäre eine gezielte Modulation wünschenswert, etwa durch die Gabe von Pro- und Präbiotika, um zurück zu einem gesunden Zustand zu gelangen. Welche Strategien sind hier erfolgversprechend? Wo liegen die Grenzen der Steuerbarkeit?
4. Mathematische Modellierung mikrobieller (und weiterer) Systeme (Wie funktionierts?)
Um Mechanismen im Zusammenspiel von mikrobiellen Populationen zu untersuchen stößt man in Laborexperimenten schnell an Grenzen. Hier helfen Computersimulationen weiter, in denen man z.B. auch mal einfach ein Naturgesetz ausschalten kann, um wesentlichen Faktoren und Prozesse zu identifizieren, die einer beobachteten Dynamik zugrunde liegen.
Forschungsschwerpunkte
- Mikrobiom Bioinformatik
- Systembiologie
- Datenanalyse & KI
- Mikrobielle Ökologie & One Health
Neueste Publikationen
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