Die bakterielle «Videokamera» im Kampf gegen Mangelernährung
Im Vergleich zur konventionellen Darmspiegelung, einer invasiven Methode, stellt das neue Verfahren somit eine schnelle, einfache und schonende Alternative dar. Zudem gestattet sie Messungen über längere Zeiträume hinweg: Die daraus resultierenden Erkenntnisse können somit direkt in einen zeitlichen Kontext gesetzt werden, wobei die körpereigene Darmflora nicht gestört wird.
«Uns fehlen heute Methoden, um Entzündungen, Infektionen und ernährungsphysiologische Probleme im Darm einfach und zuverlässig zu messen.»
(Prof. Dr. Randall Platt, Lehrstuhl für Biological Engineering, ETH Zürich)
Schnell, schonend und spezifisch – so «filmt» die bakterielle Videokamera:
Im Rahmen ihrer Forschung verwendeten die Bioingeneure genetisch modifizierte Darmbakterien, die als eine Art «biologische Videokamera» dienen. Die oral verabreichten Bakterienzellen sammeln während der Darmpassage Informationen über die lokale Genaktivität mittels der Aufzeichnung körpereigener mRNA-Botenmoleküle. Mittels der molekulargenetischen Untersuchung einer Stuhlprobe kann die Art und Menge der verschiedenen Botenmoleküle anschliessend entschlüsselt werden: Es entsteht ein spezifisches und aussagekräftiges Profil der Genaktivität zum Zeitpunkt der Probenentnahme.
Von der Maus zum Menschen?
Die genetische Anpassung der «Videobakterien» erfolgt mithilfe der Crispr/Cas-Methode. Diese auch als "Genschere" bekannte Technik erlaubt präzise Veränderungen kurzer Abschnitte der bakteriellen Erbinformation. Bislang ist die Untersuchungsmethode auf nicht-menschliche Modelle, wie z.B. Mäuse, beschränkt. In einem nächsten Schritt streben die Forscher*innen klinische Studien am Menschen an. Obwohl die Crispr/Cas-Methode aufgrund ihrer starken Regulierung hohen gesetzlichen Hürden unterliegt, kann sie wichtige Erkenntnisse über das diagnostische Potenzial in der Humanmedizin liefern.
«Wir können in Echtzeit verfolgen, ob der Nährstoffgehalt einer Diät für ein gesundes Darmmilieu ausreichend ist.»
(Prof. Dr. Randall Platt)
Verbesserte Diagnostik soll Bekämpfung von Mangelernährung ermöglichen
So birgt die «Bakterienkamera» beispielsweise das Potenzial, Entzündungsreaktionen und Mangelernährungen des Darms gezielt zu erkennen. Zudem erlaubt sie, zu verstehen, wie das Darm-Ökosystem auf ein verändertes Nährstoffangebot reagieren und sich auf etwaige Mangelzustände hin anzupassen vermag. Die Wissenschaftler*innen versprechen sich durch eine verbesserte Diagnostik des Zustandes der Darmflora eine effektivere medizinische Behandlung, besonders für Kleinkinder in Krisengebieten, ermöglichen zu können.
