Das Archaeom im Gastrointestinaltrakt

Archaeen sind besondere Mikroorganismen, die etwa vor 40 Jahren entdeckt wurden. In vielerlei Hinsicht unterscheiden sie sich von Bakterien. Ursprünglich wurden sie als extremophile Sonderlinge betrachtet, jedoch sind sie inzwischen als Lebewesen mit universaler Wichtigkeit anerkannt. Interessanterweise sind Archaeen auch ein substantieller Bestandteil des menschlichen Mikrobioms. Aufgrund methodischer Probleme sind Archaeen schwierig in menschlichen Proben zu detektieren. Aus diesem Grund werden sie häufig in humanen Mikrobiomstudien übersehen. In den letzten Jahren haben wir unsere Methoden optimiert, um Archaeen in menschlichen Mikrobiomen detaillierter untersuchen zu können und entdeckt, dass Archaeen in beträchtlichen Mengen auf menschlicher Haut, in der Nase und in bestimmten Bereichen des Gastrointestinaltraktes vorkommen. Die höchsten Vorkommen wurden dabei in Stuhlproben von Personen, die besonders viel Methan ausatmen, nachgewiesen, sowie in Blinddarmbiopsien und in Mekonium/Stuhlproben von frühgeborenen Kindern. In unserem Projekt planen wir genau diese Bereiche genauer zu analysieren, um die Rolle, die Diversität und die Wichtigkeit der Archaeen darin genauer zu erfassen. Wir werden eine Vielzahl verschiedener Kultivierungs-basierter, molekularer und next-generation-basierter Methoden verwenden, um die folgenden Ziele zu erreichen: i) Bestimmung der archaeellen Abundanz und Diversität im Gastrointestinaltrakt in Gesundheit und Krankheit, ii) Analyse der archaeellen Interaktion mit Bakterien, Pilzen und dem menschlichen Träger, sowie die Korrelationen mit klinischen Charakteristika, iii) Analyse der archaeelllen genetischen und funktionellen Profile, iv) Erhöhen der Anzahl der kultivierten, human-assoziierten Archaeen für detaillierte Charakterisierungen. Mit den vorgeschlagenen Arbeiten betreten wir neue Gebiete im Bereich der Mikrobiomforschung und werden neue Informationen über eine vernachlässigte Komponente des menschlichen Mikrobioms erhalten. Das Projekt wird durchgeführt von Christine Moissl-Eichinger und ihrem Team, sowie Kollaborationspartnern von der Medizinischen Universität Graz, aus Deutschland und Frankreich.

Archaeen sind besondere Mikroorganismen, die vor etwa 40 Jahren entdeckt wurden und sich in vielerlei Hinsicht von Bakterien unterscheiden. Ursprünglich galten sie als extremophile Kuriositäten, aber heute wissen wir, dass sie Organismen von universeller Bedeutung für die Umwelt sind. Interessanterweise machen Archaeen auch einen wesentlichen Teil des menschlichen Mikrobioms aus. Aufgrund methodischer Probleme sind Archaeen in menschlichen Proben nur schwer nachweisbar, so dass sie in Studien zum menschlichen Mikrobiom oft ignoriert werden. In den letzten Jahren haben wir eine Reihe von Methoden zur Untersuchung von Archaeen im menschlichen Mikrobiom entwickelt und erhebliche Mengen von Archaeen auf der menschlichen Haut, der Nase und in bestimmten Bereichen des menschlichen Magen-Darm-Trakts entdeckt. Der höchste Prozentsatz an Archaeen-Signaturen im Darm wurde in Stuhlproben von Personen gefunden, die erhöhte Mengen an Methan ausatmen. Unsere Studien haben es uns ermöglicht, die große Vielfalt der gastrointestinalen Archaeen zu verstehen, insbesondere wurden mehr als 1000 verschiedene Genome identifiziert. Wir haben eine Pipeline eingerichtet, um diese Archaeen in unserem Labor zu kultivieren, wo sie nun im Detail untersucht werden und allen interessierten Forschern zur Verfügung stehen. Wir haben herausgefunden, dass Menschen, die viele Archaeen in sich tragen, mit größerer Wahrscheinlichkeit ein gesünderes Leben führen, und dass ihr Mikrobiom effizienter darin ist, Ballaststoffe in gesunde kurzkettige Fettsäuren aufzuspalten. Selbst in Proben von Frühgeborenen, die bereits einige Tage nach der Geburt geboren wurden, konnten Archaeen gut nachgewiesen werden. Insgesamt haben wir mit diesem Projekt ein breites Netzwerk mit Forschern auf der ganzen Welt aufgebaut und an Sichtbarkeit gewonnen, neue Datensätze und Kulturen produziert, die veröffentlicht werden, um eine breitere Forschung in diesem neuen Forschungsbereich zu ermöglichen. Wir haben neue Felder in der Mikrobiomforschung betreten und Informationen über eine weitgehend vernachlässigte Komponente des menschlichen Mikrobioms gewonnen. Dieses Projekt wurde von Christine Moissl-Eichinger und ihrem Team sowie Mitarbeitern der Medizinischen Universität Graz, sowie Institutionen in Deutschland und Frankreich durchgeführt, und die Ergebnisse wurden in renommierten Fachzeitschriften u.a. wie Nature Microbiology, Nature Communications veröffentlicht.