Bakterien besiedeln verschiedene Lebensr?ume in komplex zusammengesetzten Gemeinschaften, so auch im menschlichen Darm oder auf der Haut. Die Untersuchung dieser bakteriellen Gemeinschaften – des Mikrobioms – ist eine ?u?erst komplexe Aufgabe. Ein zentrales Problem bei der Mikrobiomanalyse sind sogenannte ?Verzerrungseffekte“ (englisch: bias), die in den verschiedenen Schritten der Mikrobiomforschung von der Probengewinnung bis zur Probenauswertung auftreten.

Besonders herausfordernd sind diese Verzerrungseffekte w?hrend der Extraktion, also der Gewinnung der bakteriellen DNA. Unterschiedliche Extraktionsmethoden k?nnen die DNA bestimmter Bakterienarten unterschiedlich gut gewinnen, was die ermittelte Mikrobiom-Zusammensetzung erheblich verf?lschen kann. Die Genauigkeit wichtiger wissenschaftlicher und klinischer Erkenntnisse ist so gef?hrdet.

Computerbasierte Methode für alle Arten von Mikrobiom-Proben

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Lehrstuhl für Umweltmedizin haben nun standardisierte Verfahren entwickelt, um dieses Problem zu adressieren. In einer aktuellen Studie hat Dr. Luise Rauer aus dem Team von Prof. Avidan Neumann, Leiter des Fachbereichs Umwelt-Bioinformatik, eine innovative, computerbasierte Methode zur Korrektur des Extraktionsbias entwickelt. ?Die Methode basiert auf den allgemeinen morphologischen Eigenschaften der Bakterien, also zum Beispiel der Form ihrer Zellen und der Stabilit?t ihrer Zellw?nde. Damit k?nnen wir sie unabh?ngig von der verwendeten Extraktionsmethode und der spezifischen Bakterienart anwenden. Im Prinzip also für alle Arten von Mikrobiom-Proben, also zum Beispiel von Darm-, Haut- oder Umweltproben“, erkl?rt Luise Rauer.

In der Studie verglichen die Forscher Mikrobiom-Proben aus Hautproben und ?sogenannten Mock-Communities, das sind künstliche Bakteriengemeinschaften mit bekannter Zusammensetzung, unter verschiedenen Extraktionsmethoden. Dabei konnten die Verzerrungseffekte der Extraktion durch die neue Berechnungsmethode erfolgreich reduziert werden, was zu einer signifikant genaueren Bestimmung der Zusammensetzung des Mikrobioms führte.

?Mikrobiom-Tests helfen, Krankheiten besser zu verstehen. Die Ergebnisse dieser Studie k?nnten die Mikrobiomanalyse in klinischen Anwendungen wie in der Diagnostik und personalisierten Medizin erheblich verbessern. Zuverl?ssigere und konstantere Ergebnisse k?nnen in der klinischen Praxis entscheidend sein“, erg?nzt Prof. Dr. Claudia Traidl-Hoffmann, Inhaberin des Lehrstuhls für Umweltmedizin an der Universit?t Augsburg und Direktorin der Hochschulambulanz für Umweltmedizin am Universit?tsklinikum.

Zur Publikation