Das menschliche Mikrobiom: Neue Ansätze zur Früherkennung von Krankheiten [19.07.17]
Die Gesamtheit aller Mikroorganismen in und an unserem Körper, das sogenannte Mikrobiom, spielt für unsere Gesundheit eine wesentliche Rolle. Welche Eigenschaften der Mikroorganismen sich positiv oder negativ auf unsere Gesundheit auswirken, ist jedoch noch weitgehend unbekannt. In einem Humboldt reloaded-Projekt charakterisieren zwei Studenten mit Hilfe bioinformatischer Methoden erfolgreich das Mikrobiom im Darm im Vergleich zu dem der Vagina und definieren neue Parameter, die eines Tages bei der Früherkennung von Krankheiten eine Rolle spielen könnten.
Foto: Universität Hohenheim / Astrid Untermann
Das menschliche Mikrobiom ist an vielen physiologischen Prozessen im menschlichen Körper beteiligt und hat großen Einfluss auf das Immunsystem. Die Zusammensetzung des Mikrobioms ist jedoch in jeder Körperregion anders: Beispielsweise finden sich weit mehr und andere Mikroorganismen im Darm als in der Vagina, die außerdem unterschiedlich mit dem Immunsystem interagieren. Ist diese Interaktion gestört, wird das "normale" Mikrobiom zu einem „kranken“ – man spricht von einer Dysbiose.
Humboldt reloaded – Wissenschaft von Anfang an |
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Das preisgekrönte Projekt der Uni Hohenheim will Studierende durch forschungsnahes Lernen bereits im Bachelorstudium für die Wissenschaft begeistern. Die Studierenden bearbeiten Forschungsfragen in kleinen Teams und werden dabei optimal betreut. |
Das Immunsystem erkennt unterschiedliche Mikroorganismen über sogenannte Pattern Recognition Receptors (PRRs), die bestimmte Muster mikrobieller Komponenten erkennen. Zu diesen PRRs zählen die Toll-Like Rezeptoren (TLR) – Strukturen des angeborenen Abwehrsystems, die eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Immunantwort spielen. Bei dem Rezeptor mit dem Namen TLR9 erfolgt diese Einflussnahme über die Erkennung spezifischer DNA-Sequenzen, beispielsweise aus Bakterien.
Mikrobiom in Darm und Vagina unterschiedlich
Die Studenten Tobias Senoner und Yetkin Demirbas untersuchen in ihrem Humboldt-Projekt DNA-Sequenzen des Mikrobioms verschiedener Körperregionen, sogenannte Metagenome. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Metagenomanalyse des Darms und der Vagina. Ihr Ziel: Die TLR9-Aktivierung in Abhängigkeit von der DNA-Sequenz vorhersagen. Die Daten, mit denen sie arbeiten, stammen aus dem „Human Microbiome Project“, das 2008 mit der Absicht startete, das menschliche Mikrobiom verschiedener Körperregionen einer gesunden Population zu charakterisieren.
Für beide Metagenom-Zusammensetzungen gelingt es den Nachwuchsforschern, ein charakteristisches Verteilungsmuster der TLR9-basierten Immunaktivierung festzustellen. Das weist darauf hin, dass beim Mikrobiom des Darms und der Vagina unterschiedliche Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Mensch im Rahmen der Immunregulierung bestehen. Künftig könnten diese Unterschiede möglicherweise für die Früherkennung von Krankheitsbildern, wie etwa bakterieller Vaginose, relevant sein.
Text: Elsner
Humboldt-Projekt: Kmer-basierte Mikrobiota Analyse
Studierende: Tobias Senoner, Yetkin Demirbas
Projektbetreuer: W. Florian Fricke
Laufzeit: 26.10.2015 – 30.09.2016
