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Bedeutung des Mikrobioms

Der menschliche Körper ist zu großen Teilen mit Bakterien besiedelt, welche in ihrer Grundgesamtheit als Mikrobiom bezeichnet werden. Ein intaktes Mikrobiom wirkt sich positiv auf die Gesundheit aus und kann die Entstehung verschiedener Krankheiten vorbeugen, wohingegen ein gestörtes Mikrobiom die Entstehung bestimmter Krankheiten begünstigen kann. Beim Vorliegen einer solchen Störung des Mikrobioms spricht man von einer sogenannten Dysbiose.

Kenntnisse über das Vorliegen einer Dysbiose können frühzeitige Maßnahmen erlauben, die potenziell das Risiko der Entstehung von Mikrobiom-assoziierten Krankheiten senken. Da sich das Mikrobiom aber auch auf die Ausprägung bestimmter Krankheiten auswirkt, kann eine Mikrobiomanalyse aber ggf. auch noch beim Vorliegen mancher Krankheiten einen positiven Nutzen mit sich bringen.

Untersuchung des Mikrobioms

Da sich ein Großteil des Mikrobioms nicht oder nur schwer anzüchten lässt, ist der traditionelle kulturelle Ansatz für Untersuchungen des Mikrobioms ungeeignet. Stattdessen hat sich inzwischen die 16S-Metagenom-Sequenzierung als der Goldstandard der Mikrobiomuntersuchungen etabliert. Dieser bietet den Vorteil, dass das 16S-rRNA-Gen bei allen Bakterien vorkommt und somit alle Bakterien in einer Probe erfasst werden können. Darüber hinaus eignet sich das Gen durch seine Spezies-spezifischen Unterschiede gut für die taxonomische Klassifizierung der Bakterien.

Speziesidentifizierung

Die meisten Anbieter von Mikrobiomanalysen verwenden für die Sequenzierung die Illumina-Technologie, da diese am weitesten verbreitet ist. Dieser Ansatz hat allerdings das Problem, dass diese Sequenzierungsgeräte technisch bedingt nur eine kurze Leseweite von 300 bp haben und das etwa 1600 bp große 16S-rRNA-Gen daher immer nur partiell sequenzieren können, was sich in der geringen taxonomischen Auflösung bemerkbar macht.

Im IML Bochum erfolgt die Untersuchung stattdessen mit einem Nanopore-Sequenzierungssystem, welches sich durch eine ausgesprochen hohe Leseweite auszeichnet. Dies ermöglicht eine vollständige Sequenzierung des 16S-rRNA-Gens, wodurch die taxonomische Auflösung gegenüber der partiellen Sequenzierung deutlich erhöht wird. Dieser Ansatz ermöglicht eine Identifizierung von fast 99 % der Bakterien in der Probe bis auf die Speziesebene.