Das MOMOBIO-Projekt entwickelt detaillierte, überwiegend auf „Omics“-Daten basierenden Datensätzen, ökologische Modelle zur kontinuierlichen Überwachung und Vorhersage der städtischen Mikrobiota. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Veränderungen ihrer Biodiversität und Resistenzprofilen entlang der Abwasserströme der Hansestadt Hamburg und der städtischen Oberflächengewässer. Unser Hauptziel ist es, Veränderungen der mikrobiellen Biodiversität als indirektes Maß für die Human und Tiergesundheit zu nutzen (One-Health-Konzept).

Das Verbundprojekt MOMOBIO-2 wird in enger Zusammenarbeit mit allen relevanten Partnern durchgeführt, die an der Wasser- und Abwasserwirtschaft in der Stadt Hamburg beteiligt sind. Zu den Kooperationspartnern gehören unabhängige Forschungsteams der Universität Hamburg (UHH), des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE), des lokalen Wasserversorgers HAMBURG WASSER (HW), des Instituts für Hygiene und Umwelt der FHH (HU) und Life Science Nord (LSN). Relevante Daten aus der groß angelegten Hamburg Health City Study (HCHS) werden bei dieser Kooperation implementiert.

Was ist das Ziel?

Das Hauptziel von MOMOBIO-2 ist es, Veränderungen der bakteriellen Biodiversität durch die Analyse von Abwasser und Oberflächengewässern in und um Hamburg sowie deren Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit zu untersuchen. Besonderes Augenmerk gilt den Auswirkungen des Vorkommens und der Verbreitung von Antibiotika- und Biozidresistenzgenen aus verschiedenen Abwasserleitungen in der ganzen Stadt und die räumliche Verteilung dieser genetischen Elemente in mikrobiellen Gemeinschaften entlang des gesamten Wasserkreislaufs.

Zu diesem Zweck wird Oberflächenwasser und Abwasser an mehreren Probenahmestellen im gesamten städtischen Wasserkreislauf der Stadt Hamburg gesammelt. Aus den Proben wird DNA oder RNA extrahiert und sequenziert, um Metagenom- und Transkriptomdaten zu generieren. Dieser Ansatz ermöglicht die Bewertung der mikrobiellen Vielfalt und liefert Erkenntnisse über die Ausbreitung bakterieller Resistenzmechanismen. Die gewonnenen Sequenzdaten werden auf das Vorhandensein und die Häufigkeit der folgenden Gene untersucht: Antibiotikaresistenz, Kunststoffabbau-Gene (PET, PA), wichtige Pathogenitätsfaktoren und virale (Phagen-)Genome. Zur Identifizierung der oben genannten Zielgene werden etablierte Hidden-Markov-Model-Suchen (HMM) durchgeführt. Die Daten liefern Informationen über die Ausbreitung von Krankheitserregern und deren negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Darüber hinaus werden die im Rahmen des Verbundprojekts gesammelten Daten zur Entwicklung von Modellen zur Vorhersage von Veränderungen der Wasserqualität und der mikrobiologischen Vielfalt genutzt.

Meilensteine des MOMOBIO-2-Projekts

Auf der Grundlage großer metagenomischer Datensätze werden Modelle für die Gesundheit von Menschen und Tieren erstellt, um spezifische Parameter zu identifizieren, die an der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen und dem mikrobiellen Abbau von Mikroplastik (z. B. PET) im Großraum Hamburg beteiligt sind. Dies wird umfassende und kontinuierliche Einblicke in die Bewegungen und die Ausbreitung von pathogenen und nicht-pathogenen Mikroorganismen, Mikroplastik und anderen Parametern in den Gewässern Hamburgs liefern und deren Auswirkungen auf die Biodiversität aufzeigen.

Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Daten werden zusammen mit den neu entwickelten Modellen Politikern und Wirtschaftsführern helfen, Entscheidungen zur Verbesserung und Erhaltung der biologischen Vielfalt in Gewässern zu treffen und geeignete Maßnahmen zur Erhaltung der Wasserqualität zu ergreifen, wodurch sie zur Gesundheit von Mensch und Tier beitragen.