Das Verbundprojekt e:biofilm beschäftigt sich mit sogenannten Biofilmen, einer Schleimschicht, in die Mikroorganismen eingebettet sind. Im Rahmen des Projektes wird mit einem systembiologischen Ansatz versucht, Wirkstoffe gegen bakterielle Biofilme zu entwickeln. Der Fokus liegt dabei auf Biofilmen im Zahnbereich, wie sie beispielsweise bei Karies und Parodentitis auftreten. Es ist geplant, die Wirksamkeit des biotechnologisch hergestellten Wirkstoffes Carolacton sowohl unter Laborbedingungen als auch in klinischen Tests an menschlichen Probanden zu klären. Mathematische Modelle sollen dabei die Untersuchung der Regulation des Biofilmswachstums unterstützen.
Der Wirkstoff Carolacton ist ein Biofilm-Hemmstoff, der die Signalübertragung durch Serin-Threonin-Proteinkinasen hemmt und dadurch die Zellteilung und das Wachstum der Zellen stört. Zur Untersuchung der regulatorischen Netzwerke ist vorgesehen, deren Wirkung von Carolacton auf das Kariesbakterium Streptococcus mutans auf verwandte pathogene Streptokokken zu übertragen. Hierzu sollen zeitaufgelöste Daten auf Genom- und Proteomebene generiert und systembiologische Werkzeuge zur Netzwerkkonstruktion eingesetzt werden. Wesentliche Teilnetzwerke sollen dabei in mathematischen Modellen quantitativ beschrieben werden.
Für eine erste klinische Anwendung von Carolacton in dentalen Materialen ist geplant, den biotechnologischen Zugang zu diesem Naturstoff durch den Produzenten, das Bakterium Sorangium cellulosum, zu optimieren. Ferner sollen eine chemische Derivatisierung und eine biotechnologische Produktion aus gezielt veränderten Ausgangsstoffen eingesetzt werden, um einfachere oder aktivere Derivate von Carolacton zu erhalten. Schließlich ist vorgesehen, in präklinischen Modellsystemen und in einer klinischen Testung an Menschen die Wirksamkeit von Carolacton-haltigen dentalen Materialien gegen natürliche Biofilme zu prüfen.
