9. April 2021
NEW YORK – Eine neue Sequenzierungsstudie legt nahe, dass die mikrobielle Gemeinschaft im Darm individualisiert und über die Zeit relativ stabil ist, obwohl das Ausmaß dieser genetischen Stabilität je nach betrachteter Mikrobenart variiert.
Forscher aus den Niederlanden und Israel führten metagenomische Sequenzierungen an Stuhlproben von 338 Teilnehmern einer prospektiven niederländischen Bevölkerungsstudie über vier Jahre durch. Sie suchten nach stabilen Arten im mikrobiellen Fingerabdruck jedes Einzelnen sowie nach instabilen Arten, die über die betrachteten Zeitpunkte hinweg nicht konstant waren. Ihre Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die mikrobielle Gemeinschaft im Darm innerhalb der Individuen im Vergleich zu den Unterschieden in der mikrobiellen Vielfalt von einem Individuum zum anderen ziemlich konstant blieb.
„Das Mikrobiom des Darms zeigte sowohl in der mikrobiellen Häufigkeit als auch im mikrobiellen Genom ein gewisses Maß an langfristiger Stabilität innerhalb des Individuums“, schrieben die Co-Haupt- und korrespondierenden Autoren Jingyuan Fun und Alexandra Zhemakova von der Abteilung für Genetik der Universität Groningen sowie ihre Kollegen in einem am Freitag in Cell veröffentlichten Papier und bemerkten, dass „die genetische Zusammensetzung von Mikroben Individualität zeigt, die als Fingerabdruck verwendet werden kann, um metagenomische Proben zu unterscheiden, die demselben Individuum angehören.“
Dennoch stellte das Team fest, dass die Stabilität des Mikrobioms nicht einheitlich über die Bakterien der Darmgemeinschaften war. Stattdessen deuteten die verfügbaren SNP-, strukturellen Varianten- und anderen genetischen Daten darauf hin, dass eine Handvoll instabiler Arten – einschließlich Bakterien, die mit der menschlichen Gesundheit und Krankheitsprozessen in Verbindung gebracht werden – im Laufe der Zeit möglicherweise weniger genetisch konstant sind als andere Darmmikroben.
„Die stabilen und variablen mikrobiellen Zusammensetzungen und genetischen Komponenten, die wir beobachten, können unterschiedliche Implikationen haben: Individuell stabile mikrobielle Komponenten könnten verwendet werden, um ihren Wirt zu identifizieren, während variable mikrobielle Komponenten möglicherweise mit phänotypischen Veränderungen des Wirts in Zusammenhang stehen“, schlugen die Autoren vor.
Durch die Fokussierung auf Mikroben, die innerhalb von Individuen relativ stabil waren, konnte das Team metagenomische Sequenzen von Teilnehmern zu Beginn und nach vier Jahren mit einer Genauigkeit von etwa 85 Prozent verknüpfen. Ein aus der ursprünglichen Kohorte entwickelter Ansatz zur "mikrobiellen Fingerabdruckerstellung" zeigte eine Genauigkeit von 95 Prozent bei der Verknüpfung von Proben, die ein Jahr auseinander von denselben Individuen entnommen wurden, als er auf longitudinale Daten des Mikrobioms des Darms von 43 Individuen, die im Rahmen des Human Microbiome Project profiliert wurden, angewendet wurde.
Solche Ergebnisse "zeigen eine potenzielle Anwendung unserer Methode zur Unterscheidung von Probenverwechslungen", schlugen die Autoren vor, "werfen jedoch auch potenzielle Datenschutzbedenken für Probanden auf, die an Forschungsprojekten zum menschlichen Mikrobiom teilnehmen."
Als die Ermittler versuchten, mikrobielle Merkmale des Darms mit den Plasmaspiegeln von fast 1.200 gezielt profilierten Metaboliten durch Flüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie in Verbindung zu bringen, entdeckten sie mehr als 450 signifikante Assoziationen, die Dutzende von Metaboliten und verwandten mikrobiellen Merkmalen oder Häufigkeiten betrafen.
Eine ähnliche Analyse des Wirtsphänotyps hob 169 mikrobielle Merkmale und fast drei Dutzend assoziierte Wirtsphänotypen hervor – von Body-Mass-Index und Blutdruck bis hin zu Depressionen. Ihre anschließenden in silico Mediationsanalysen deuteten darauf hin, dass Plasma-Metaboliten als Brücke zwischen Mikroben im Darm eines Individuums und einigen Gesundheitsmerkmalen dienen könnten.
"Insgesamt zeigen unsere longitudinalen mikrobiellen Assoziationen und Mediationsanalysen zu Wirtsphänotypen und Plasma-Metaboliten funktionale Einblicke und vermeintliche Kausalität für die Rolle des Mikrobioms im Darm in Bezug auf die menschliche Gesundheit und den Beginn von Krankheiten," schlossen die Autoren.
Weitere Informationen unter: https://www.genomeweb.com/sequencing/microbial-fingerprints-health-insights-gleaned-individual-gut-microbiome-dynamics
Nur für Forschungszwecke, nicht zur klinischen Diagnose, Behandlung oder individuellen Gesundheitsbewertung bestimmt.
Richtlinien zur Einreichung von Proben
