Das Darmmikrobiom setzt sich aus hunderten verschiedener Bakterienarten zusammen. Diese beeinflussen die physische und psychische Gesundheit des Menschen. Untersucht man diese Bakterien im Labor in Reinkultur, verhalten sie sich h\u00e4ufig v\u00f6llig anders als in ihrem nat\u00fcrlichen Umfeld. F\u00fcr die Mikrobiomforschung ist es daher besonders wichtig, herauszufinden, welche Funktionen die einzelnen Mikroben in der Gemeinschaft von Mikroorganismen \u00fcbernehmen und wie sie gezielt beeinflusst werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
Einem Team von Forscherinnen und Forschern der Universit\u00e4t Wien und der Universit\u00e4t Boston ist es nun gelungen, zwei Mikroskopie-Methoden (Stimulierte Raman Streumikroskopie und Zwei-Photonen-Mikroskopie) zu kombinieren, um die Proben in Hochgeschwindigkeit zu analysieren. Die direkte Funktionsanalyse macht es m\u00f6glich, Bakterien und das Fressverhalten einzelner Bakterienzellen sichtbar zu machen. Dazu wird die Mikrobiomprobe mit einem stabilen (nicht radioaktiven) Isotop gef\u00fcttert. Mikroben, die dieses Isotop fressen, werden dadurch gleichzeitig damit markiert. \u201eGanz nach dem Prinzip \u201aDu bist, was du isst\u2018 kann so \u00fcber den Isotopengehalt einzelner Bakterienzellen ihr Fressverhalten analysiert werden\u201c, schreiben die Forschenden in einer Aussendung. Zus\u00e4tzlich werden unterschiedliche Bakterienarte farbig fluoreszierend markiert.<\/p>\n\n\n\n
\u201eDie bisher verf\u00fcgbaren Analysen waren aufgrund ihres hohen zeitlichen Aufwands nur f\u00fcr die jeweils dominanten Mikrobiommitglieder geeignet. Viele weitere gerieten aus dem Blick”, erkl\u00e4rt Michael Wagner, Mikrobiologe und stellvertretender Leiter des Zentrums f\u00fcr Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft. \u201eMit der neuen Hochgeschwindigkeitsmethode konnten wir nun in k\u00fcrzester Zeit den Isotopengehalt von mehr als 30.000 Bakterienzellen aus menschlichen Darmproben nach Inkubation mit verschiedenen Zuckern, die im Darm-Mukus vorkommen, bestimmen” berichtet Wagner.<\/p>\n\n\n\n
Es zeigte sich, dass bestimmte Clostridien (eine Darmbakterienart) eine wichtige und bislang unbekannte Rolle beim Abbau des Schleimhautzuckers Fucose spielen. \u201eDieser Befund ist bemerkenswert, da Fucose die Schnittstelle zwischen der Schleimhaut und dem Darmmikrobiom darstellt. Jeder f\u00fcnfte Mensch kann jedoch keine Fucosylierung des Darm-Mukus durchf\u00fchren und zeigt ein erh\u00f6htes Risiko f\u00fcr entz\u00fcndliche Darmerkrankungen. Aktuelle Forschungsprojekte versuchen u.a. gezielt Probiotika einzusetzen, um das Erkrankungsrisiko dieser Personen zu reduzieren. Damit dies gelingen kann, ist es wichtig zu verstehen welche Mikroben vom Fucoseabbau im Darm profitieren und den betroffenen Personen m\u00f6glicherweise fehlen\u201c, erkl\u00e4rt F\u00e1tima Pereira, Co-Erstautorin der Studie und Senior PostDoc in der Wiener Forschungsgruppe.<\/p>\n\n\n\n
Die neue Methode wird auch verwendet, um zu untersuchen, wie Medikamente, die zur Behandlung von Parkinson und Schizophrenie h\u00e4ufig verschrieben werden, das Darmmikrobiom des Menschen beeinflussen.<\/p>\n\n\n\n
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Universit\u00e4t Wien
Ge X, Pereira FC, Mitteregger M et al., SRS-FISH: A high-throughput platform linking microbiome metabolism to identity at the single-cell level, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 119: e2203519119.
DOI: https:\/\/doi.org\/10.1073\/pnas.2203519119<\/a><\/em><\/p>\n\n\n\n