Menschliche Mitbewohner unter der Lupe

So sehr wir sie auch zu ignorieren versuchen: Mikroorganismen finden sich auf nahezu jedem Zentimeter unseres Körpers. Sie leben nicht nur in unserem Mund, auf unserer Haut, in unseren Lungen und in unserem Magen. Eine statistische Zahl spricht Bände: Der Mensch trägt ungefähr zehn Mal mehr Zellen von Mikroorganismen mit sich herum als eigene Zellen. Unsere "Mitbewohner" sind ein wichtiger Teil unserer Gesundheit, helfen uns, für den Körper eigentlich unverdauliche Nahrung umzusetzen, bilden Vitamine oder formen unser Immunsystem. Mikroorganismen spielen nach neuesten Forschungsergebnissen außerdem eine wichtige Rolle bei zahlreichen Krankheiten - etwa Magengeschwüren, Herzerkrankungen und Fettsucht.

So intim wir mit den Mikroorganismen auch zusammenleben - die meisten von ihnen bleiben uns bis heute ein Rätsel. Die Bakterien im menschlichen Körper sind enorm schwer zu untersuchen. Der Grund: Nur ein Prozent von ihnen lässt sich im Labor züchten. Ein neues, geplantes Großprojekt, bei dem das Erbgut all unserer Mitbewohner sequenziert werden soll, könnte dies bald ändern.

"Wir haben es hier mit einem völlig unerforschten Gebiet zu tun, das einen großen Einfluss auf unser Verständnis von Krankheit und Gesundheit haben könnte", meint George Weinstock, Co-Direktor des Human Sequencing Center am Baylor College of Medicine in Houston. Bislang habe man die Aufgabe nicht angehen können, weil sie einfach zu gigantisch gewesen sei: "Nun wird es uns endlich möglich, diese Tür zu öffnen."

Dank der sich ständig verbessernden DNA-Sequenzierungstechnologie können Forscher inzwischen das Erbgut ganzer Mikroorganismen-Populationen untersuchen. Dabei kommt die so genannte Metagenomik zum Einsatz. Stehen erste Daten fest, könnte man Vergleiche zwischen verschiedenen Altersgruppen, Herkunftsländern und Gesundheitszuständen vornehmen, um herauszufinden, wie Mikroorganismen das Risiko für bestimmte Krankheiten erhöhen oder verringern. Die Idealvorstellung wäre dann eine medizinische Manipulation unserer Mitbewohner, das jeweils richtige zu tun.

Verschiedene Metagenomik-Projekte laufen noch oder wurden bereits abgeschlossen - unter anderem zu den Mikroorganismen, die im menschlichen Magen und auf der menschlichen Haut leben. Ein echter "Schnappschuss" des Gesamtbestandes würde allerdings deutlich mehr Aufwand bedeuten - ein Aufwand ähnlich dem Humangenomprojekt. "Obwohl das typische Erbgut eines Mikroorganismus nur einem Tausendstel des menschlichen Genoms entspricht, ergeben die Mikroorganismen in ihrer Gesamtzahl wesentlich mehr Erbgut", erklärt Weinstock. "Es gibt einfach zu viele verschiedene Spezies."

Bei den US-Nationalinstituten für Gesundheit (NIH) will man die Kräfte deshalb bündeln. Metagenomik-Experten und Regierungsvertreter trafen sich dort Ende April, um den Vorschlag eines "Human Microbiome"-Projektes zu diskutieren. Es könnte Teil der so genannten "Roadmap"-Initiative der NIH werden, die wichtige Lücken in der biomedizinischen Forschung schließen soll und deutlich höhere Finanzmittel erhält als gewöhnliche Projekte.

"Ein solches Projekt könnte uns eine neue Perspektive auf die Evolution unserer Spezies eröffnen", meint Jeffrey Gordon, Mikrobiologe an der Washington University School of Medicine. Er spricht dabei von einem "neuen Selbstbild" des Menschen, ergänzt um unsere Mikroorganismen.

Jüngste Ergebnisse aus Gordons Labor sprechen für interessante Einblicke. Er konnte zusammen mit seinen Kollegen nachweisen, dass fettleibige Menschen andere Mikroorganismen-Gemeinschaften bei sich tragen als dünne. Je mehr Gewicht diese Versuchspersonen verloren, desto mehr glich sich auch die Mikroorganismen-Population an.

Forschern ist noch unklar, was diese Unterschiede tatsächlich hervorruft. Bei Mäusen wurde jedoch festgestellt, dass die für die Verdauung zuständigen Mikroorganismen bei übergewichtigen Tieren Kalorien effizienter aus der Nahrung holten.

So interessant Gordons Studie auch ist - sie zeigt gleichzeitig, wie schwer die Katalogisierung unserer Mitbewohner werden dürfte. Um den menschlichen Besatz interpretieren zu können, müsste er gleich bei verschiedensten Personen sequenziert werden. Hinzu kommt, dass das menschliche Erbgut statisch ist, während die Mikroorganismen beim Menschen fluktuieren. Ein akkurates Bild erfordert daher womöglich gleich mehrere Resequenzierungen.

Solche Studien dürften dann aber auch die spannendsten Ergebnisse liefern - und darlegen, ob verschiedene Mikroorganismen mit unterschiedlichen Gesundheitszuständen korrelieren. Gordon und seine Forscherkollegen sehen bereits neue Routinetests: Geht man dann zum Arzt, werden direkt auch die Mikroorganismen gemessen, um verschiedene Krankheitsbilder zu diagnostizieren.

Aktuell wird allerdings noch diskutiert, ob das "Human Microbiome"-Vorhaben tatsächlich in die Roadmap der NIH aufgenommen wird. Zudem sind die Endziele noch unklar: Sollen nur die dominierenden Mikroorganismen vollständig sequenziert werden? Oder will man die komplexe Aufgabe angehen, ihre Variationen zu studieren?

Vorbereitet ist die US-Forschung durchaus. Drei große Sequenzierungs-Center (Baylor und Washington University sowie am Broad Institute) stehen bereit. Sie haben bereits Finanzmittel für die Untersuchung des Erbguts einiger Mikroorganismen im Magen erhalten, die sich im Labor züchten lassen.

Diese Studien dürften für spätere Großprojekte von enormer Wichtigkeit sein. Letztlich, hofft Gordon, könne diese Forschung zu einem veränderten Blick des Menschen auf sich selbst führen: "Wir sind eben ein Supraorganismus, der seine Eigenschaften auch von seinen Partnern aus der Welt der Mikroorganismen erhält." (bsc)