Neue Methode zur Erhaltung von Proben des Mikrobioms im Darm

Das Mikrobiom im Darm spielt eine entscheidende Rolle für unsere Gesundheit. Es besteht aus verschiedenen Mikroorganismen, die in unseren Eingeweiden leben, und sie produzieren Substanzen, die unser allgemeines Wohlbefinden beeinflussen. Probleme wie Darmerkrankungen, Diabetes und Herzprobleme können mit dem Zustand unseres Mikrobioms im Darm in Verbindung gebracht werden. Daher ist es wichtig, effektive Methoden zu finden, um es zu untersuchen.

Ein wichtiger Aspekt bei der Untersuchung des Mikrobioms im Darm ist, wie wir Proben sammeln und lagern. Die übliche Methode besteht darin, Stuhlproben sofort nach der Entnahme einzufrieren. Das liegt daran, dass sich die Zusammensetzung der Mikroben im Stuhl schnell ändern kann, wenn sie bei Raumtemperatur gelassen werden. Das Einfrieren erfordert jedoch spezielle Ausrüstung, was nicht immer praktisch ist, insbesondere wenn Proben an Orten wie Dschungeln gesammelt werden. Daher haben Forscher nach Methoden gesucht, um Stuhlproben ohne Einfrieren zu lagern.

#Aktuelle Sammlungsmethoden

Es wurden verschiedene kommerzielle Kits entwickelt, um Stuhlproben bei Raumtemperatur zu lagern. Einige haben vielversprechende Ergebnisse gezeigt, wenn es darum geht, das Mikrobiom stabil zu halten, aber es gibt keine Methode, die sowohl die Mikroben als auch die von ihnen produzierten Substanzen (Metaboliten) gleichzeitig schützt. Viele der aktuellen Kits enthalten ausserdem hohe Mengen Salz, was sie ausserhalb eines Labors unsicher macht und die Messung der Metaboliten kompliziert.

Eine traditionelle Methode zur Konservierung ist das Trocknen. Diese Methode reduziert den Wassergehalt, was das Wachstum von schädlichen Mikroben stoppen kann. Während einige Bakterien in trockenen Bedingungen überleben können, können die meisten nicht gedeihen, was das Trocknen zu einer zuverlässigen Methode macht. In der Vergangenheit haben Feldbiologen das Trocknen für DNA-Proben verwendet, und Studien haben gezeigt, dass diese Methode effektiv ist.

Es gibt jedoch Bedenken, dass das Trocknen zu einem Verlust bestimmter wichtiger flüchtiger Metaboliten führen könnte. Diese Metaboliten, einschliesslich kurzkettiger Fettsäuren, die von Mikrobiomen im Darm produziert werden, sind für verschiedene Gesundheitsaspekte essentiell. Einige Forschungsarbeiten haben jedoch gezeigt, dass die Konzentrationen dieser Metaboliten auch nach dem Gefriertrocknen stabil bleiben können, was darauf hindeutet, dass das Trocknen auch für Stuhlproben funktionieren könnte.

#Studienzweck

Ziel dieser Studie war es, eine Methode zur Konservierung von Stuhlproben mit Hilfe von Silikagel, einem gängigen Trocknungsagent, zu untersuchen. Das Ziel war herauszufinden, ob diese Methode sowohl die Mikrobiom- als auch die Metabolomprofile bei Raumtemperatur effektiv aufrechterhalten kann.

#Methoden

Um verschiedene Methoden zur Stuhlkonservierung zu testen, wurden verschiedene Lagerungstechniken angewendet. Hier sind die wichtigsten Methoden, die in der Studie verwendet wurden:

1. Kontrollmethode: Stuhlproben wurden sofort nach der Entnahme mit flüssigem Stickstoff eingefroren.
2. Raumtemperaturkontrolle: Proben wurden ohne Konservierung bei Raumtemperatur gelagert.
3. FTA-Kartenmethode: Proben wurden auf eine FTA-Karte gelegt, um vor der Lagerung bei Raumtemperatur zu trocknen.
4. RNAlater-Methode: Proben wurden in einer Lösung gelagert, die RNA bei Raumtemperatur stabilisiert.
5. Silikagel-Methode: Proben wurden zwischen Silikagel-Platten platziert, um Feuchtigkeit zu absorbieren, und dann gelagert.

Stühle wurden von zehn Teilnehmern gesammelt, wobei darauf geachtet wurde, dass sie gesund waren und keine speziellen Medikamente einnahmen. Die Proben wurden sieben Tage lang gelagert, und einige wurden nach vierzehn Tagen auf längerfristige Konservierung getestet.

#Probenextraktion

Der nächste Schritt bestand darin, DNA und Metaboliten aus den Proben zu extrahieren. Die Kontroll- und Raumtemperaturproben wurden mit einer speziellen Maschine getrocknet, und dann wurde der Stuhl mit Lösungen gemischt, um DNA und Metaboliten zu isolieren. Nach der Extraktion wurden DNA-Sequenzierung und die Messung von Metaboliten durchgeführt, um die Proben gründlich zu analysieren.

#Ergebnisse

#Qualitative Analyse

Die erste Analyse konzentrierte sich darauf, ob verschiedene Methoden Bakterien und Metaboliten in Stuhlproben effektiv nachweisen konnten. Insgesamt wurden 241 Bakterienarten, 458 Stoffwechselwege und 316 Metaboliten identifiziert. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit der Kontrollmethode zeigte, dass die meisten Techniken eine gute Anzahl von Mikroben und Wegen erhalten haben. Die FTA-Kartenmethode jedoch konnte viele Metaboliten nicht bewahren.

Unter allen Methoden hatte die Silikageltechnik die höchste Anzahl an erhaltenen Elementen, was darauf hindeutet, dass sie die effektivste Option war.

#Quantitative Analyse

Als Nächstes schauten die Forscher, wie genau und konsistent die Ergebnisse über verschiedene Methoden hinweg waren. Präzision zeigt, wie nah die Messungen beieinander liegen, während Genauigkeit misst, wie nah die Ergebnisse an den echten Werten sind.

Für Mikrobiota und metabolische Profile zeigte die Silikagel-Methode eine hohe Präzision und Genauigkeit im Vergleich zu anderen Methoden. Die FTA-Kartenmethode hatte eine geringere Genauigkeit, insbesondere bei Metaboliten, was darauf hindeutet, dass sie möglicherweise nicht geeignet ist, um metabolomische Daten zu erhalten.

#Vergleiche der Lagerungsmethoden

Die Forscher untersuchten auch, wie verschiedene Methoden die Anzahl spezifischer Mikroben, Wege und Metaboliten beeinflussten. Obwohl unterschiedliche Ergebnisse zwischen den Methoden zu sehen waren, wurden einige signifikante Unterschiede festgestellt, insbesondere bei den FTA-Karten- und RNAlater-Methoden, die nicht so gut abschnitten.

Im Vergleich der Ranglisten zeigte die Silikagel-Methode eine starke Korrelation mit der Kontrollmethode über verschiedene Mikroben und Metaboliten hinweg. Das deutet darauf hin, dass die Verwendung von Silikagel zur Probenkonservierung zuverlässige und vergleichbare Ergebnisse in zukünftigen Studien liefern könnte.

#Einschränkungen

Obwohl diese Studie die Effektivität der Silikagel-Methode hervorhob, hatte sie auch Einschränkungen. Die Analyse war komplex und berücksichtigte viele verschiedene Variablen, was zu Problemen mit mehrfachen Vergleichen führen könnte. Ausserdem waren alle Teilnehmer gesund, sodass weitere Forschungen notwendig sind, um zu sehen, ob diese Methoden auch für kranke Personen gelten.

#Fazit

Das Trocknen von Stuhlproben mit Silikagel kann das Mikrobiom im Darm und die Metaboliten effektiv konservieren. Diese Technik bietet eine praktische Alternative zum Einfrieren, die die Forschung zugänglicher macht. Weitere Studien mit grösseren Gruppen werden helfen, diese Ergebnisse zu bestätigen und Anwendungen für andere Bevölkerungsgruppen zu erkunden.