Entschlüsselung der Host-Glykobiologie–Mikrobiom-Achse für präzisionsmedizinische Ansätze beim kolorektalen Karzinom

GlyCoNet-CRC untersucht, wie Wirts-Glykosylierungsmuster das karzinogene Mikrobiom innerhalb des Tumormikromilieus des kolorektalen Karzinoms (CRC) prägen, mit besonderem Fokus auf Fusobacterium nucleatum und dessen kürzlich identifizierten polymikrobiellen Konsortien. Das Projekt adressiert dabei folgende zentrale Forschungsfragen: (1) Welche mikrobiellen Konsortien kolonisieren CRC-Tumore? (2) Wie unterscheiden sich mikrobielle Netzwerke zwischen Tumoren mit unterschiedlichen Expressionsmustern von „Glykosylierungsgenen“ und Glykanprofilen des Wirtes? (3) Welche mikrobiellen Adhäsine vermitteln die glykanabhängige Kolonisation, Invasion und Persistenz innerhalb des Tumormikromilieus? (4) Wie beeinflussen tumorassoziierte Glykanprofile das Ansprechen auf konventionelle Chemoradiotherapie bei mikrosatellitenstabilem (MSS) CRC sowie auf Immuntherapien bei mikrosatelliteninstabilem (MSI) CRC? (5) Können Ko-Kulturmodelle klinisch relevanter bakterieller Konsortien, etabliert in Transwell-Systemen mit kommerziell verfügbaren Zelllinien sowie Patienten-Primärzellen oder Organoiden, klinische Beobachtungen reproduzieren und als mechanistische Plattformen zur Untersuchung von Wirt–Mikrobiom-Interaktionen dienen? (6) Können glyko-mikrobielle Biomarker zur Vorhersage des Therapieansprechens und klinischen Verlaufs identifiziert werden? (7) Beeinflussen geschlechts- und genderspezifische Faktoren die Zusammensetzung des Mikrobioms, der Glykanprofile oder die funktionellen Effekte spezifischer mikrobieller Konsortien? Der innovative Kern des Projekts liegt in der Nutzung einer großen klinischen Biobank sowie der Integration von Glykomik-, Mikrobiom- und Transkriptom-Analysen, um zu entschlüsseln, wie tumorspezifische Glykanveränderungen die Assemblierung, Adaptation und Pathogenität mikrobieller Gemeinschaften steuern – beziehungsweise umgekehrt. Durch die Kombination von Patienten-Proben, gentechnisch modifizierter Zell- und Organoidmodelle sowie multimodaler Omics-Ansätze etabliert GlyCoNet-CRC einen neuartigen präzisionsmedizinischen Forschungsrahmen für das kolorektale Karzinom. Das Projekt soll die Entwicklung diagnostischer Werkzeuge, Glykan-gerichteter Therapiestrategien und innovative in-vitro-Modelle zur Untersuchung von Wirt–Mikrobiom-Interaktionen sowie Mikrobiom-basierter Risikostratifizierungsansätze vorantreiben und damit bestehende Konzepte zur Pathogenese und Therapie des kolorektalen Karzinoms grundlegend erweitern. Getragen von einem interdisziplinären Konsortium aus Mikrobiolog:innen, Glykobiolog:innen, Chirurg:innen, Onkolog:innen und Computational Scientists wird GlyCoNet-CRC umfassende Open-Access-Multi-Omics-Datensätze, glykoengineerte Modellsysteme sowie reproduzierbare bioinformatische Pipelines generieren. Diese Ressourcen werden über Repositorien wie GEO, ENA und GitHub sowie über Material Transfer Agreements (MTAs) verfügbar gemacht und sollen zukünftige translationale Studien sowie die Entwicklung glykanmodulierender präventiver, diagnostischer und therapeutischer Strategien beim kolorektalen Karzinom unterstützen.