Mikrobiom-Analyse

Bakterienidentifizierung aus Mischpopulationen

microbiome analysis

Unter Mikrobiom-Analyse versteht man eine umfassende Identifizierung aller in einem Mischpräparat vorkommenden Bakterien mittels Next-Generation-Sequencing (NGS).

Die Identifizierung von Bakterien in einer Mischpopulation erfolgt traditionell durch Anzüchten und Kultur, wobei aber meist nur ein Bruchteil der vorhandenen Bakterien erfolgreich kultiviert wird.

Um eine aussagekräftigere und umfassendere Auswertung und Identifizierung der Bakterien zu bekommen, wird eine Analyse der 16S-rDNA-Gene mittels Next-Generation-Sequencing, d. h. durch massive Parallelsequenzierung, durchgeführt. Grundlage ist hierbei, dass die in allen Keimen hoch konservierten Gene für ribosomale DNA (rDNA) jedoch variable Abschnitte haben, die speziesspezifische DNA-Sequenzen tragen. Durch Amplifikation der variablen V2-V4- und V6-V9-Regionen der 16S-rDNA und einer anschließenden Parallelsequenzierung mit tausenden Sequenzdaten erhält man nach Auswertung als Ergebnis eine Vielzahl von identifizierten bakteriellen Keimen.

Im Einzelnen wird aus den nativen Mischproben, wie z. B. humane Stuhlproben, die DNA der vorhandene Bakterien extrahiert und anschließend in einer PCR-Reaktion (s. PCR (Polymerase-Kettenreaktion)) die variablen V2-V4- und V6-V9-Regionen der 16S-rDNA amplifiziert. Die eigentliche Sequenzanalyse erfolgt mittels eines Next-Generation-Sequencers, der durch die Chip-basierte Technik Tausende von individuellen Sequenzen generiert, die anschließend mit Bioinformatik-Tools und zugrunde liegenden Datenbanken, wie z. B. MicroSEQ 16S-rDNA Reference Library v2013.1 und Greengenes v13.5, ausgewertet und identifiziert werden. Als Ergebnisse erhält man eine Aussage zur Diversität der Probe und eine Auflistung der nachgewiesenen Keime sowie deren prozentualen Anteil. Durch Vergleich mit Kontroll- oder Referenzproben kann eine Korrelation zu den klinischen Symptomen erfolgen