Bestimmung des Hautmikrobioms - ein Methodenvergleich

Hintergrund und Ziele Das axilläre Mikrobiom bestimmt den Körpergeruch aufgrund der Fähigkeit zur Verstoffwechslung von im Schweiß enthaltenen Molekülen. Die Faktoren, die die Bakteriengemeinschaft formen, sind derzeit Gegenstand aktueller Forschung. Ziel dieser Arbeit ist die Deskription des axillären Mikrobioms der Studienteilnehmer*innen als Grundlage für die Geruchsanalysen des EFI-Projekts. Dabei sollen sowohl die Zusammensetzung als auch die Bakteriendichte bestimmt sowie mögliche Einflussfaktoren wie das Geschlecht und sozialer Stress diskutiert werden. Darüber hinaus wird die etablierte MALDI-TOF Massenspektrometrie als klinisch- mikrobiologische Routinediagnostik mit den neueren gensequenzbasierten Nachweismethoden MiSeq und MinION verglichen. Eine verbesserte Diagnostik ist zwingend notwendig, um bakterielle Resistenzen frühzeitig zu erkennen und angemessen darauf reagieren zu können. Zudem ermöglicht sie die Untersuchung des mikrobiellen Einflusses auf die Prädisposition und Pathogenese von Krankheiten, wodurch gezielte präventive und therapeutische Maßnahmen entwickelt werden können. Methoden Das untersuchte Proband*innenkollektiv umfasste 40 gesunden Teilnehmer*innen im Alter von 18 bis 30 Jahren, die anhand eines Fragebogens die Ein- und Ausschlusskriterien der Studie erfüllten. Zudem hielten alle Personen vorab ein zehntägiges Verhaltens- und Essensprotokoll ein, um vergleichbare Ausgangsbedingungen zu gewährleisten. Zur Charakterisierung des axillären Mikrobioms wurden zunächst axilläre Abstriche entnommen und auf Universalagarplatten unter aeroben sowie anaeroben Bedingungen kultiviert. Nach 48 h wurden die Kolonien manuell quantifiziert und mittels MALDI-TOF MS identifiziert. Nach Ausschluss einiger Proben konnten die Ergebnisse von 29 Proband*innen in die Auswertung einbezogen werden, die mit der Statistiksoftware SPSS durchgeführt wurde. Der Vergleich der mikrobiellen Nachweismethoden MALDI-TOF MS mit dem MALDI Biotyper sowie der Sequenzierung mittels MiSeq und MinION konzentrierte sich auf die Auswertung von 12 Proband*innen, sowie die in der Literatur beschriebenen Vor- und Nachteile. Zur Auswertung wurden die Sequenzdaten in R importiert und mit dem Paket „vegan“ weitere bioinformatische Analysen durchgeführt. Ergebnisse und Beobachtungen Die taxonomische Klassifikation dieser Studie stimmte mit den in der Literatur beschrieben Ergebnissen überein. In absteigender Häufigkeit wurden die Phyla Bacillota, Actinomycetota und Pseudomonadota nachgewiesen, die sich in 10 Genera und 19 Spezies, darunter Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus hominis, Corynebacterium tuberculostearicum und Propionibacterium sp, unterteilten. Insgesamt wurden geringere Bakteriendichten beobachtet und ein weniger diverses Mikrobiom, mit Staphylococcus epidermidis als einziger Spezies des Kernmikrobioms. Der Einfluss vom Geschlecht oder sozialem Stress auf das axilläre Mikrobiom war hierbei nicht signifikant. Beim Methodenvergleich konnte mittels MinION doppelt so viele Taxa nachgewiesen werden, wie mit dem MALDI Biotyper oder dem MiSeq und das Kernmikrobiom um die Spezies Staphylococcus aureus und Staphylococcus haemolyticus erweitert werden. Eine sichere Spezieserkennung war mit dem MiSeq nicht möglich, erwies sich aber als die sensitivste Methode auf Genus- und Phylumebene. Unter der Annahme, dass die MALDI-TOF MS den Goldstandart darstellt, wurden die Ergebnisse des MALDI Biotyper mit der MiSeq- und der MinION-Sequenzierung verglichen. Dabei lieferten die MiSeq-Daten auf Genusebene nur einen Übereinstimmungsgrad von etwa 60 %, die MinION-Daten sogar nur 48 %. Schlussfolgerungen und Diskussion Die taxonomische Klassifikation des axillären Mikrobioms der Proband*innen konnte mit der MALDI-TOF MS zuverlässig bestimmt werden. Diese Studie zeigt, dass sequenzbasierte Methoden derzeit noch keine Alternative für die klinische Praxis darstellen, aber vor allem der MinION nach Verbesserungen der Fehlerrate ein hohes Potential dazu hat. Aktuell stellt die MALDI-TOF MS für die bakterielle Identifikation axillärer Hautproben die effektivste Methode dar.