Das menschliche Mikrobiom und seine Bedeutung

Im menschlichen Körper sind Tausende verschiedener Bakterienarten aktiv, die die Gesamtmasse menschlicher Zellen um das mehr als 10-fache übersteigen. Ihre Bedeutung für Physiologie, Immunität und Ernährung ist unbestritten, aber sehr komplex.

Obwohl die Identifizierung und Charakterisierung des menschlichen Mikrobioms bereits Gegenstand verschiedenster Studien war, sind für Vergleichsanalysen und Vermeidung von Abweichungen standardisierte Protokolle nötig. So hatte das EU-finanzierte Projekt IHMS (International human microbiome standards) die Standardisierung von Arbeitsabläufen bei der Erforschung des menschlichen Mikrobioms zum Ziel.

Mit dem Schwerpunkt auf mikrobiellen Gemeinschaften im Darm verglichen und optimierten die beteiligten Forschungsgruppen Standardmethoden und -protokolle (SOP, standard operating procedures) für Probenahme, Sequenzierung mikrobieller Genome und Datenanalysen, die nun in vollem Umfang über die Projektwebseite von IHMS abrufbar sind.

Für die Probenahme wurden verschiedene Einflussparameter auf die Probenqualität optimiert, etwa Zeitpunkt, Temperatur, Lagerung und Versand. Im Idealfall sollten Proben nicht länger als einen Tag luftdicht (unter anaeroben Bedingungen) gelagert und auch beim Versand dauerhaft gekühlt werden. Die beiden Empfehlungen von IHMS zu Probenahme und Versand gewährleisten, dass die Mikroben den Zeitraum bis zur Analyse unbeschadet überstehen.

Das Konsortium erstellte anhand von Daten aus mehr als 20 Labors 3 SOPs für die DNA-Sequenzierung. Zur Erfassung und Auswertung der phylogenetischen Daten in jeder Probe stehen zwei SOPs und damit wichtige Werkzeuge zur Charakterisierung mikrobieller Gemeinschaften zur Verfügung: eine taxonomische Methode und eine funktionale Methode.

Die Forscher entwickelten weiterhin eine generische Methode, um Gene, die vom gleichen Genom kodiert werden, zusammenzuführen und vollständige hochwertige Genome zu generieren. Damit wurden mehr als 500 neue Arten und etwa 5.000 kleinere genetische Elemente wie Viren und Plasmide entdeckt.

Die IHMS-Studie zeigt, wie genetische Faktoren, Ernährung und Lebensweise die Zusammensetzung der menschlichen Darmflora beeinflussen. Durch Entwicklung neuer Arzneimittel kann die endogene mikrobielle Zusammensetzung und damit auch die Gesundheit insgesamt verbessert oder wiederhergestellt werden.