Das menschliche Mikrobiom spielt eine entscheidende Rolle für unsere Gesundheit und beeinflusst alles von der Krankheitsentstehung bis hin zur Reaktion auf Behandlungen. Dieser Zusammenhang hat die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt erregt, die seine Geheimnisse unbedingt lüften wollen. Die traditionelle Metagenomik hat zwar wertvolle Erkenntnisse geliefert, reicht jedoch nicht aus, um die mikrobielle Vielfalt auf Stammebene aufzuklären und Gene, die an der Antibiotikaresistenz beteiligt sind, genau zu profilieren. Diese Einschränkungen unterstreichen die Notwendigkeit fortschrittlicherer Ansätze.
Um dieses Problem anzugehen, entwickelte ein Forscherteam unter der Leitung von Associate Professor Masahito Hosokawa von der Waseda University in Zusammenarbeit mit bitBiome, Inc. einen bahnbrechenden Einzelzellgenomansatz. Dieser Ansatz, der Informationen aus einzelnen Zellen liest, bietet eine vielversprechende Alternative zur herkömmlichen Metagenomik. Diese am 2. Oktober 2024 in Microbiome veröffentlichte Studie untersucht die mikrobielle Vielfalt und genetischen Merkmale mithilfe einer Einzelzellgenomanalyse.
Die Forscher führten eine groß angelegte Einzelanalyse der Mikroben im menschlichen Körper durch. Dafür rekrutierten sie 51 Teilnehmer und sammelten deren Speichel- und Stuhlproben. Anschließend führten sie eine neue Methode zur Genomanalyse einzelner Zellen durch, die sogenannte SAG-Gel-Technologie, die von bitBiome, Inc. als bit-MAP® vermarktet wird. Bei dieser Technik wurden einzelne Bakterien in ein Gel eingeschlossen und ihre Genome wurden einzeln amplifiziert und analysiert.
Mithilfe dieser neuen Technik konnten die Forscher Genome von 300 Bakterienarten rekonstruieren, die mit der herkömmlichen Methode nicht entdeckt wurden. Darüber hinaus lieferte die neue Technik tiefere Einblicke in Antibiotikaresistenzgene, Genaustauschnetzwerke, bakterielle Interaktionen und Diversität.
Die Ergebnisse dieser Studie haben mehrere potenzielle Anwendungen. Im Bereich der öffentlichen Gesundheit kann die detaillierte Profilierung von Antibiotikaresistenzgenen dazu beitragen, gezieltere und wirksamere Behandlungsstrategien zu entwickeln. Dies wiederum kann dazu beitragen, Krankheiten vorzubeugen, die Gesundheitskosten zu senken und die öffentliche Gesundheit zu verbessern. Bei der Umweltüberwachung kann die Genomik einzelner Zellen genetische Veränderungen in Ökosystemen verfolgen, um die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu kontrollieren und zu verhindern. Im Agrarsektor kann das Verständnis der Dynamik von Antibiotikaresistenzgenen als Orientierung für Praktiken dienen, die die Ausbreitung von Resistenzen über Boden, Wasser und Vieh minimieren.
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-024-01903-z
