Diagnostik des Darmmikrobioms
Allgemeine Informationen
Das natürliche (physiologische) Darmmikrobiom, also die Gesamtheit aller Bakterien, Pilze, Viren und Einzeller im Darm, spielt eine zentrale Rolle für die Gesundheit des Menschen.
Das Darmmikrobiom ist für das Leben des Menschen, etwa für die Verdauung und die Aufnahme von Nährstoffen, die Synthese bestimmter Vitamine, die Ausbildung des Immunsystems oder die Abwehr von Infektionserregern wichtig. Speziell das Zusammenspiel von Darmmikrobiom, Immunsystem und Stoffwechsel ist für die Balance von Gesundheit und Krankheit entscheidend.
Veränderungen des Darmmikrobioms können bei der Entstehung und dem Fortschreiten von chronisch Krankheiten wie Diabetes, Krebs, Herzkreislauf-, psychischen und neurodegenerativen sowie entzündlichen Krankheiten, etwa Psoriasis, Asthma oder Allergien, eine Rolle spielen oder manchmal entscheidend sind, ob und wie bestimmte Medikamente zur Therapie dieser Erkrankungen bei individuellen Patienten wirken oder nicht. Andererseits kann ein intaktes Darmmikrobiom vor bestimmten Erkrankungen schützen.
Diese Erkenntnisse verdeutlichen, dass die Analyse des Darmmikrobioms wertvolle Einblicke in Krankheitsprozesse liefern und zur Optimierung individueller Therapien sowie zur Erhaltung der Gesundheit beitragen kann.
Die Abteilung für Digitale und molekulare Mikrobiologie bietet eine umfassende Darmmikrobiomdiagnostik an, bei der die Zusammensetzung des Darmmikrobioms anhand von Stuhlproben analysiert wird.
Die hierbei eingesetzte Methode, die sogenannte Shotgun (Short-Reads)-Metagenomsequenzierung unterscheidet sich wesentlich von konventionellen diagnostischen Ansätzen, die bspw. lediglich eine Teilanalyse des Mikrobioms durch Sequenzierung des bakterienspezifischen 16S-rRNA-Gens ermöglichen.
Im Gegensatz dazu erlaubt die metagenomische Sequenzierung eine umfassende und hochauflösende Untersuchung der Zusammensetzung und der Funktion des Darmmikrobioms und kann damit einen wichtigen Baustein für die personalisierte Medizin zur Prävention oder Behandlung von Erkrankungen liefern.
Gerne stellen wir Ihnen auf Anfrage weitere Informationen zur Darmmikrobiomdiagnostik zur Verfügung.
Interessante Studien und Fachliteratur zum Thema:
- Die Studie von Gopalakrishnan und Kollegen aus dem Jahr 2018 zeigte, dass Patienten mit metastasiertem Melanom unter Anti-PD-1-Immuntherapie von einer erhöhten Diversität des Darmmikrobioms profitieren. Insbesondere ein erhöhter Anteil von Ruminococcaceae und Faecalibacterium war mit einem deutlich verbesserten Therapieansprechen assoziiert. (PMID: 29097493)
- In der Studie von Le Bastard und Kollegen aus dem Jahr 2021 wurde im Kontext allogener hematopoietischer Stammzelltransplantationen festgestellt, dass insbesondere Patienten mit verringerter Darmmikrobiom-Diversität sowie erhöhter Abundanz von Enterococcus, Streptococcus oder Proteobakterien häufiger unerwünschte Immunreaktionen entwickelten. (PMID: 34963742)
- Mehrere Studien zur Colitis Ulcerosa, einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung, belegen den Einfluss des Darmmikrobioms und dessen Dynamik auf den Krankheitsverlauf. So konnten Liu und Kollegen zeigen, dass Patienten unter Therapie mit dem Immunsuppressivum Vedolizumab bei erhöhter Abundanz Verrucomicrobiota sowie erhöhten Konzentrationen von fäkalem Butyrat und Isobutyrat schneller eine klinische Remission erreichten. Darüber hinaus konnte das Vorhandensein spezifischer Mikrobiommarker in Kombination mit diesen Metaboliten den Therapieerfolg unter Anti-Integrin-Therapie vorhersagen. (PMID: 37199618)
- In einem Ende 2025 erschienenen Fachartikel weisen Kollegen des Universitätsspitals Zürich gemeinsam mit uns darauf hin, dass eine tiefe Metagenomsequenzierung und hochstandardisierte Prozesse, Materialien und Methoden erforderlich sind, um die Rolle des Mikrobioms für Gesundheit und Krankheit patientenindividuell aufzuklären. (PMID: 41412926)
Wissenswertes
Was ist das Metagenom?
Das Metagenom bezeichnet die Gesamtheit des genetischen Materials (DNA) aller Mikroorganismen, die in einer Probe vorhanden sind. Dazu zählen – je nach Probenart – vor allem Bakterien, Archaeen, Pilze und Viren.
Die Analyse des Metagenoms ermöglicht einen umfassenden Blick auf die mikrobielle Gemeinschaft einer Probe. So lässt sich untersuchen,
- welche Mikroorganismen vorhanden sind
- wie vielfältig das Mikrobiom zusammengesetzt ist
- welche genetischen Funktionen und Stoffwechselpotenziale in der Gemeinschaft angelegt sein könnten
Für die Mikrobiom-Diagnostik schafft das eine wichtige Grundlage: Das Metagenom liefert Informationen über Zusammensetzung und funktionelles Potenzial des individuellen Mikrobioms und trägt damit zu einem besseren Verständnis seiner möglichen Bedeutung im persönlichen Gesundheitskontext bei.
Die Methode der Shotgun-Metagenomsequenzierung
Die Shotgun-Metagenomsequenzierung ist ein modernes Verfahren zur umfassenden Analyse des Metagenoms. Dabei wird die gesamte mikrobielle DNA direkt aus der Probe gewonnen, in viele kleine Fragmente zerlegt und parallel sequenziert.
Der Begriff „Shotgun“ beschreibt genau dieses Prinzip der unspezifischen, breit angelegten Sequenzierung vieler DNA-Fragmente gleichzeitig. Die entstehenden Daten werden anschließend bioinformatisch ausgewertet, um die mikrobielle Gemeinschaft möglichst präzise zu charakterisieren.
Im Vergleich zu klassischen Kulturverfahren oder gezielten Marker-Gen-Analysen bietet die Shotgun-Metagenomsequenzierung mehrere Vorteile:
- breitere Erfassung der Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Archaeen, Pilze und Viren)
- höhere taxonomische Auflösung (häufig bis auf Spezies- oder teils Stamm-Ebene)
- Einblicke in funktionelle Potenziale, z. B. Stoffwechselwege oder genetische Eigenschaften
Damit eignet sich die Shotgun-Metagenom-Sequenzierung besonders für eine präzise, umfassende Mikrobiom-Analyse im diagnostischen Kontext. Sie schafft eine fundierte Datengrundlage, um die Zusammensetzung des individuellen Mikrobioms besser zu verstehen und differenziert auszuwerten.
