Ein Team von Wissenschaftlern der Washington University in St. Louis hat mit Hilfe des Genome Sequencer FLX Systems von 454 Life Sciences, das menschliche Darmmikrobiom durch Sequenzierung der mikrobiellen Population adulter Zwillinge und deren Mütter charakterisiert. Die Studie ist Teil des International Human Microbiome Projekts, einer Initiative zur Erforschung der Aufgabe und Struktur mikrobieller Populationen im Menschen. Überraschenderweise erklärt die Studie die Hypothese für ungültig, wonach ein einheitliches menschliches Darmmikrobiom auf der Ebene bakterieller Spezies existiert. Die Studie zeigt, dass normale metabolische Funktionen ein Darmmikrobiom erzeugen, das stark in der exakten individuellen Spezieszusammensetzung variiert. Beim Vergleich über- und untergewichtiger Zwillinge fanden die Forscher zudem heraus, dass Abweichungen von diesem Mikrobiom in Zusammenhang mit den Unterschieden in physiologischen Zuständen stehen. Die Studie mit dem Titel "A core gut microbiome in obese and lean twins" erschien online am 30. November im Magazin Nature.
Billionen verschiedenster mikrobieller Organismen bilden im menschlichen Körper eine Gemeinschaft, das sogenannte Mikrobiom. Der Körper benötigt diese mikrobiellen Organismen für so wichtige Funktionen wie Verdauung und Immunabwehr. Frühere Studien des Co-Autors der Studie, Dr. Jeffrey Gordon der Washington University in St. Louis, weisen darauf hin, dass die mikrobiellen Populationen im Darm Auswirkungen auf den Nährwert eines Lebensmittels haben; belegt wurde dies mit einer starken Zunahme an Körperfett bei dünnen Mäusen, die mit Mikrobiomen aus übergewichtigen Mäusen geimpft werden. Während unter- und übergewichtige Menschen eine analoge Zusammensetzung der Darmmikrobiome aufweisen, hat noch keine Studie die Auswirkungen von Vererbungsfaktoren, Umwelteinflüssen und Übergewicht in der Struktur untersucht.
Mit Hilfe des Genome Sequencer FLX Systems hat das Forscherteam herausgefunden, dass Individuen derselben Familie ähnlichere bakterielle Populationen haben als nicht-verwandte Personen. Die große Vielfalt der Mikrobiome zwang die Wissenschaftler jedoch dazu, ihre Hypothese des "Hauptmikrobioms" aufgrund der relativ großen Anzahl an Bakterienfamilien zu überdenken. Gewöhnliche normale Genkategorien und metabolische Pathways wurden jedoch in allen Proben gefunden. Dies deutet darauf hin, dass eine Reihe von bakteriellen Spezies ein und dieselbe metabolische Funktion ausführen kann. Das hat wiederum zur Folge, dass zukünftige Studien zur Charakterisierung humaner mikrobieller Populationen nun die starke Vielfalt zwischen einzelnen Individuen beachten müssen.
Beim Vergleich der Darmpopulationen unter- und übergewichtiger Zwillinge zeigt die Studie signifikante Unterschiede in den Genen, die in Zusammenhang mit der Verdauung stehen. Diese Erkenntnis dient nun als Grundlage für weitere vergleichende Analysen von Mikroorganismengemeinschaften im Darm von Personen, die absichtlich Gewicht verlieren oder zunehmen.
Mit dem 454 Sequencing Systems fanden die Forscher heraus, dass die Häufigkeit und Qualität der Sequenzzuordnung mit größerer Leseweite stark zunimmt. "Unsere Studie hat stark von den längeren und zahlreicheren Reads profitiert. Jetzt sind wir in der Lage, die Zusammensetzung und funktionalen Attribute der Mikrobiome auf eine Art und Weise zu erforschen, die wir uns vor einigen Monaten nicht hätten vorstellen können," so Dr. Jeffrey I. Gordon, Professor und Direktor des Center for Genome Sciences der Washington University School of Medicine. "Unsere Arbeitsgruppe freut sich schon sehr darauf, diese neue bahnbrechende Technologie einzusetzen, um weitere Einblicke in die Zusammensetzung und Übertragung der Darmmikrobiome, deren Eigenschaften, Varianten und physiologisches und pathophysiologisches Verhalten bei verschiedenen Wirten zu erhalten."
"Die Studie belegt eindeutig den Wert der metagenomischen Sequenzierung und die Notwendigkeit langer Reads, um eine höhere Auflösung bei sehr inhomogenen Umgebungen wie dem menschlichen Mikrobiom zu erzielen," so Dr. Michael Egholm, Chief Technology Officer bei 454 Life Sciences und Co-Autor der Studie. "Es hat uns sehr gefreut zu sehen, wie unser GS FLX Titanium Sequenziersystem die Metagenomik - eine sehr schnell wachsende Disziplin in der Biologie - beflügelt."
454 Life Sciences, eine Tochterfirma von Roche, entwickelt und vermarktet das innovative Genome Sequencer System für die ultraschnelle Hochdurchsatz-DNA Sequenzierung. Spezielle Anwendungsfelder der Technik sind z.B. die de novo Sequenzierung und Resequenzierung von Genomen, Metagenomik, RNA-Analyse, und die gezielte Sequenzierung bestimmter DNA-Regionen. Das 454 Genome Sequencer System zeichnet sich durch eine einfache Probenvorbereitung und lange, präzise Leseweiten aus. Dadurch können umfangreiche wissenschaftliche Projekte im finanzierbaren Rahmen durchgeführt werden. In den letzten Monaten zeigte sich die enorm breite Einsetzbarkeit der Technik in so unterschiedlichen Bereichen wie beispielsweise der Krebsforschung, der Erforschung infektiöser Krankheiten, der Wirkstoffentwicklung, der Meeresbiologie, der Anthropologie, oder auch der Paläontologie.
Billionen verschiedenster mikrobieller Organismen bilden im menschlichen Körper eine Gemeinschaft, das sogenannte Mikrobiom. Der Körper benötigt diese mikrobiellen Organismen für so wichtige Funktionen wie Verdauung und Immunabwehr. Frühere Studien des Co-Autors der Studie, Dr. Jeffrey Gordon der Washington University in St. Louis, weisen darauf hin, dass die mikrobiellen Populationen im Darm Auswirkungen auf den Nährwert eines Lebensmittels haben; belegt wurde dies mit einer starken Zunahme an Körperfett bei dünnen Mäusen, die mit Mikrobiomen aus übergewichtigen Mäusen geimpft werden. Während unter- und übergewichtige Menschen eine analoge Zusammensetzung der Darmmikrobiome aufweisen, hat noch keine Studie die Auswirkungen von Vererbungsfaktoren, Umwelteinflüssen und Übergewicht in der Struktur untersucht.
Mit Hilfe des Genome Sequencer FLX Systems hat das Forscherteam herausgefunden, dass Individuen derselben Familie ähnlichere bakterielle Populationen haben als nicht-verwandte Personen. Die große Vielfalt der Mikrobiome zwang die Wissenschaftler jedoch dazu, ihre Hypothese des "Hauptmikrobioms" aufgrund der relativ großen Anzahl an Bakterienfamilien zu überdenken. Gewöhnliche normale Genkategorien und metabolische Pathways wurden jedoch in allen Proben gefunden. Dies deutet darauf hin, dass eine Reihe von bakteriellen Spezies ein und dieselbe metabolische Funktion ausführen kann. Das hat wiederum zur Folge, dass zukünftige Studien zur Charakterisierung humaner mikrobieller Populationen nun die starke Vielfalt zwischen einzelnen Individuen beachten müssen.
Beim Vergleich der Darmpopulationen unter- und übergewichtiger Zwillinge zeigt die Studie signifikante Unterschiede in den Genen, die in Zusammenhang mit der Verdauung stehen. Diese Erkenntnis dient nun als Grundlage für weitere vergleichende Analysen von Mikroorganismengemeinschaften im Darm von Personen, die absichtlich Gewicht verlieren oder zunehmen.
Mit dem 454 Sequencing Systems fanden die Forscher heraus, dass die Häufigkeit und Qualität der Sequenzzuordnung mit größerer Leseweite stark zunimmt. "Unsere Studie hat stark von den längeren und zahlreicheren Reads profitiert. Jetzt sind wir in der Lage, die Zusammensetzung und funktionalen Attribute der Mikrobiome auf eine Art und Weise zu erforschen, die wir uns vor einigen Monaten nicht hätten vorstellen können," so Dr. Jeffrey I. Gordon, Professor und Direktor des Center for Genome Sciences der Washington University School of Medicine. "Unsere Arbeitsgruppe freut sich schon sehr darauf, diese neue bahnbrechende Technologie einzusetzen, um weitere Einblicke in die Zusammensetzung und Übertragung der Darmmikrobiome, deren Eigenschaften, Varianten und physiologisches und pathophysiologisches Verhalten bei verschiedenen Wirten zu erhalten."
"Die Studie belegt eindeutig den Wert der metagenomischen Sequenzierung und die Notwendigkeit langer Reads, um eine höhere Auflösung bei sehr inhomogenen Umgebungen wie dem menschlichen Mikrobiom zu erzielen," so Dr. Michael Egholm, Chief Technology Officer bei 454 Life Sciences und Co-Autor der Studie. "Es hat uns sehr gefreut zu sehen, wie unser GS FLX Titanium Sequenziersystem die Metagenomik - eine sehr schnell wachsende Disziplin in der Biologie - beflügelt."
454 Life Sciences, eine Tochterfirma von Roche, entwickelt und vermarktet das innovative Genome Sequencer System für die ultraschnelle Hochdurchsatz-DNA Sequenzierung. Spezielle Anwendungsfelder der Technik sind z.B. die de novo Sequenzierung und Resequenzierung von Genomen, Metagenomik, RNA-Analyse, und die gezielte Sequenzierung bestimmter DNA-Regionen. Das 454 Genome Sequencer System zeichnet sich durch eine einfache Probenvorbereitung und lange, präzise Leseweiten aus. Dadurch können umfangreiche wissenschaftliche Projekte im finanzierbaren Rahmen durchgeführt werden. In den letzten Monaten zeigte sich die enorm breite Einsetzbarkeit der Technik in so unterschiedlichen Bereichen wie beispielsweise der Krebsforschung, der Erforschung infektiöser Krankheiten, der Wirkstoffentwicklung, der Meeresbiologie, der Anthropologie, oder auch der Paläontologie.
