00:00:01: Sie hören den Hörgang MedUniGradz, dem Podcast von Springer Medizin, gemeinsam

00:00:07: mit der MedUniGradz.

00:00:09: Das Bakterium ist nichts, das Milieu ist alles.

00:00:11: Dieser Satz von Robert Koch passt ganz gut auf unser heutiges Thema, das Mikrobiom.

00:00:17: Ein extremer Lebensraum, sauerstoffarm und dennoch von einer unverstellbar großen Zahl an Mikroorganismen besiedelt.

00:00:26: Nicht nur Bakterien, wie wir heute wissen, sondern auch Archeen.

00:00:30: Urbakterien, die an solch extremen Lebensbedingungen perfekt angepasst sind.

00:00:35: Dennoch wurden sie lange übersehen.

00:00:37: Mein heutiger Gast erforscht diese urtümlichen Einzeller.

00:00:41: Hallo, Christine Meusleichinger.

00:00:43: Hallo.

00:00:44: Sie leiten an der Met-Uni Graz den Forschungsschwerpunkt Mikrobiom und sie haben mit ihrem Team zuletzt spannende Entdeckungen gemacht.

00:00:53: Die neue Türen öffnen für die Mikrobiomforschung und für die Personalisierte Medizin.

00:01:01: Frau Meusler-Eichinger, Sie beschäftigen sich seit vielen Jahren mit dem Mikrobiom und speziell mit Achäen.

00:01:07: Wie sind Sie eigentlich zu diesem Thema gekommen?

00:01:10: Und als Einstieg, was fasziniert Sie persönlich daran?

00:01:14: Ich war seit dem ersten Moment, wo ich von den Achäen gehört hab, von den Achäen fasziniert.

00:01:20: Also, am ersten Tag meines Biologiestudiums in Regensburg.

00:01:24: habe ich über diese Mikroorganismen etwas erfahren und zwar, dass sie eigentlich ursprünglich extremo viele sind, sei es Vorkommen in vulkanischen Biotopen oder in sehr salzigen Seen und ich fand das total faszinierend.

00:01:36: Ich habe dann angefangen, die zu studieren, diese Archäen und auch meine Doktorarbeit über kältelebende Archäen gemacht und dann über Archäen auf dem Mars nachgedacht, habe bei der NASA gearbeitet, ein Jahr lang.

00:01:48: Und da gab es diese besondere Aufgabe, Weltraumfahrzeuge und deren Rheinräume auf Mikroben zu untersuchen, damit wir ja keine Mikroben zum Beispiel auf den Mars mitbringen.

00:01:59: Wenn man dort nach Leben sucht, sollte man keines mitbringen, sonst sieht man das ja nicht.

00:02:03: Wir haben ganz spannende Archäen-Signaturen dort gefunden in diesen Rheinräumen.

00:02:07: und da in den Rheinräumen, so wie der Name auch schon sagt, alles sehr sauber ist, außer der Mensch, der ja nicht sterilisierbar ist.

00:02:14: haben wir uns überlegt, diese Archäen müssen irgendwie vom Menschen kommen und haben uns dann die Menschen angeschaut, die Hautproben untersucht und festgestellt, aha, also der Mensch trägt auf der Haut also Archäen.

00:02:26: Das war zu dem Zeitpunkt völlig undenkbar, völlig unklar.

00:02:29: Wir haben uns dann mit dem Hautmikrobiom, mit dem Hautarcheom beschäftigt und sind dann immer tiefer in den Menschen vorgedrungen.

00:02:36: Jetzt auch mit dem Darm beschäftigen wir uns und da gibt es nämlich auch ganz viele Archäen.

00:02:41: So habe ich es auch im Biologiestudium gelernt.

00:02:43: Achäen gibt man zu heißen Geissieren oder zu anderen ganz extremen Lebensräumen und das Haustoffabschluss.

00:02:51: Aber eigentlich lag es nahe.

00:02:54: Das ist auch das Mikrobiom.

00:02:56: Genau, das Mikrobiom besteht sowieso aus Bakterien, Viren, Fagen.

00:03:01: Wir haben kleine Eukaryonen da.

00:03:02: Wir haben alles Mögliche im Mikrobiom, wieso nicht auch Achäen.

00:03:05: Aber die sind komplett übersehen worden oder nicht so als wichtig empfunden worden.

00:03:10: In dieser Gruppe auch keine Krankheitserreger bisher gibt.

00:03:13: Und das macht es auch noch spannender zu verstehen, was die eigentlich bei uns im Darm zu suchen haben oder auf der Haut.

00:03:18: Es ging nach einer spannenden Reise in eine eher verborgenen Welt.

00:03:22: Lassen Sie uns gleich auf die neuesten Entdeckungen eingehen.

00:03:25: Ihr Team hat eine völlig neue Spezies aus dem menschlichen Darm identifiziert.

00:03:32: Ich sage es jetzt so gut ich kann, Methanobrevibacter in Testini.

00:03:37: Warum ist dieser Fund so bedeutsam?

00:03:40: Eigentlich gibt es ganz, ganz wenige von diesen Archäen überhaupt in Kultur.

00:03:45: Also das heißt, wir haben wenig Material, mit dem man wirklich im Labor arbeiten kann.

00:03:49: Das heißt, einfach die Kultivierung an sich ist schon etwas Besonderes, sodass man wirklich Versuche machen kann, wie wirkt sich dieser Methanoprevibag da auf seine Umgebung aus?

00:03:58: Was produziert der eigentlich für Metabolite, für Stoffwechselprodukte?

00:04:02: Und noch dazu ist es eben eine neue Art.

00:04:05: Das ist die zweithäufigste Archäenart, die wir bei uns im Darm überhaupt tragen.

00:04:11: Und dass wir das jetzt in Kultur haben, ist natürlich fantastisch, weil das hat definitiv Relevanz für unseren menschlichen Stoffwechsel, für unsere Gesundheit auch.

00:04:20: Und das jetzt herauszufinden, wird uns in den nächsten Jahren durchaus beschäftigen.

00:04:23: Also es ist toll, so eine Kultur in der Hand zu haben und zu arbeiten.

00:04:26: Darauf können wir die wirklich Mechanismen aufklären.

00:04:28: Wie funktioniert also?

00:04:30: Es ist keine Korrelation mehr, sondern wir können in den kausalmen Zusammenhang gehen.

00:04:35: Welche Rolle spielen nachher generell im menschlichen Rahmen?

00:04:40: Es

00:04:41: ist total spannend, weil diese Metanogen-Archäen, also Methan bilden die Archeen, die machen Methan, wie der Name schon sagt.

00:04:49: Das machen sie auch in der Kuh, daher kennen sie sie, machen also diesen Methanausstoß und bei uns machen sie das Gleiche.

00:04:55: Und sie nehmen CO-Zweih und Wasserstoff, das bei der Fermentation, also bei der Verstoffwechselung durch Bakterien einfach entsteht und bilden das in Methan um.

00:05:05: Das heißt, sie sitzen ganz am Ende der Nährstoffkette, nehmen diese überbleibseln aus dieser bakteriellen Fermentation und formen das um und nehmen daher eine wirklich wichtige Schlüsselrolle ein, weil dieses Wasserstoff, das dann steht, die Bakterien sonst hemmen würde.

00:05:23: Das heißt, es muss grundsätzlich immer wieder entzogen werden und das machen diese metanogenen Archäen.

00:05:28: Archäen machen die ihre Verwandten, wenn man das so sagen kann, effizienter.

00:05:32: Sie unterstützen die Bakterien so, dass die das schneller, besser, effizienter machen können.

00:05:38: Genau.

00:05:40: Nur, weil ich gehe davon aus, dass die wenigsten Menschen wissen, die jemals schon gehört haben von nach hin.

00:05:46: Wo im Stammbaum gehören die hin?

00:05:50: Ganz nach unten?

00:05:52: Naja, unten und oben ist eher schwieriger zu definieren, aber der Stammarm des Lebens teilt sich nach der jetzigen Meinung in drei große Bereiche auf.

00:06:01: Das sind einmal die Bakterien, dann haben wir die Eukaryonten, wo die Pflanzenpilze auch im Menschen dazu gehören, also etwas die komplexeren Organismen.

00:06:09: Und dann gibt es die Archeen.

00:06:10: Die Archeen schauen auf den ersten Blick aus wie Bakterien, sind also auch einzelige Lebewesen, die keinen Zellkern besitzen.

00:06:17: aber sind in ihrer Struktur ganz anders.

00:06:20: Das ist wirklich, die haben eine andere Biochemie, die haben andere Zellvorsätze, die Zellwand ist anders aufgebaut.

00:06:25: Zum Beispiel wirken die meisten Antibiotika gegen diese Archeen gar nicht, weil sie eben einen komplett anderen Aufbau besitzen.

00:06:33: Gibt es eigentlich, jetzt haben wir ein bisschen geklärt, was Archeen sind, gibt es Patogene Archeen oder sind die generell eher positiv zu sehen?

00:06:45: Also es gibt keinen einzigen identifizierten Archellenvertreter der Pathogen ist.

00:06:50: Das ist auch nicht im Pflanzenbereich nirgends.

00:06:53: Also offensichtlich sind diese Archäen grundsätzlich sehr friedensliebend.

00:06:59: Und bei uns im Damen ist es ganz spannend, weil etwa die Hälfte der Population hat sehr viel von diesen Archäen und die atmen auch Methan aus.

00:07:08: Diese Personen, das kann man gut messen in der Atemgasanalyse.

00:07:13: Und diese Menschen sind eher gesund.

00:07:15: Das heißt, sie leben eher länger und sind auch vom BMI etwas niedriger usw.

00:07:22: Also es scheint, diese Archäen zu haben, ist ein ganz besonderes und positives Gut.

00:07:28: Also es gibt Zusammenhänge zwischen Archäen und Gesundheit.

00:07:31: Also Archäen nehmen Einfluss auf unsere Gesundheit.

00:07:34: Zumindest sehen wir die Auswirkungen, wenn viele von diesen Archäen da sind.

00:07:38: Es gibt aber auch noch besondere Situationen, wo diese Archäen eher Na ja, auf der schlechteren Seite unterwegs sind und zwar wenn sie lokal sehr hoch ansteigen.

00:07:48: Man kennt das zum Beispiel von Zahnfleischerkrankungen, Paratontitis.

00:07:52: Da ist diese Zusammenhang schon sehr, sehr oft beobachtet worden, dass wenn Archäen in diesen Zahnfleistaschen sehr häufig sind, dass dann die Schwere der Entzündung sehr hoch ist.

00:08:02: Und so was Ähnliches haben wir in letzter Zeit auch festgestellt, zum Beispiel bei Diktamkrebserkrankungen.

00:08:07: Also auch da können die Archäen sehr stark erhöht sein.

00:08:11: Das hängt wahrscheinlich damit zusammen, dass sie die Bakterien unterstützen, die in diesem Entzündungsprozess oder auch in dem Kanzerogenenprozess beteiligt sind.

00:08:20: Also auch hier wieder diese Unterstützung durch die Entfernung des Wasserstoffes.

00:08:24: Und wir haben in Versuchen zeigen können, dass Archäen z.B.

00:08:28: mit Fusobakterien sehr besonders gut in Kultur wachsen und die Fusobakterien, die diesen Krebs z.B.

00:08:33: verursachen können, schneller wachsen und mehr Metabolite produzieren.

00:08:39: Ihre Forschung hatte auch gezeigt, dass Archäen nicht nur Methan produzieren, sondern auch bestimmte Stoffwechselprodukte.

00:08:45: Welche Bedeutung haben diese Substanzen für

00:08:47: uns?

00:08:48: Ja, das ist jetzt noch ein Bestandteil unserer Forschung.

00:08:51: Sie machen zum Beispiel Sukzinate und Formiat und das sind zum Beispiel zwei Substanzen, die man auch im Bereich des Diggtaumkrebses erhöht finden kann.

00:09:01: Also wenn sich das lokal ansammelt, diese Produkte, dann kann das durchaus ein Anzeiger zum Beispiel sein für Diggtaumkrebs.

00:09:09: Was das aber systemisch bedeutet, auch welche Konzentrationen wir eigentlich zu erwarten haben, das müssen wir uns wirklich noch genauer anschauen, denn die Konzentration macht ja immer das Gift oder das Gefährliche oder auch den Gesundheitsfaktor aus.

00:09:23: Neben diesen Prozessen, neben diesen Verstoffwechselungen rückt auch die Kommunikation der Mikroben untereinander ins Blickfeld immer mehr und sie haben gezeigt, dass Achäen über Bläschen, über winzige Bläschen, man nennt das Vesikel, kommunizieren mit ihrer Umgebung.

00:09:43: Was genau transportieren diese Vesikel und warum ist das so interessant?

00:09:48: Für uns, für die Medizin.

00:09:49: Es ist grundsätzlich interessant, diese Vesikelforschung, weil über die Vesikel wird ganz viel Signal transportiert.

00:09:56: Also Bakterien machen Vesikel, auch eukaryontische Zellen machen Vesikel, einfach umzukommunizieren.

00:10:02: Dass die Archäen das auch können, haben wir nicht gewusst, dass es völlig neu, denn was in den alten Büchern steht, ist eigentlich, dass die Archäen passive Begleiter sind häufig und nicht aktiv kommunizieren oder zumindest wissen wir nicht, wie das geht.

00:10:15: Und diese Entdeckung dieser Vesickel ist jetzt an sich schon mal eine Sensation.

00:10:19: Und jetzt ist natürlich in diesen Vesickeln auch was drin.

00:10:22: Da sind natürlich Proteine dabei, da sind Lipide dabei, aber auch Aminosäuren, die wir gefunden haben.

00:10:28: Und wir vermuten, dass diese Aminosäuren durchaus Signalwirkungen haben, zum Beispiel auch für das Gehirn.

00:10:34: Diese Vesickel können ziemlich weitwandern im Körper.

00:10:37: Und deswegen hat das eine Auswirkung auf ganz entfernte Stellen vom Mikrobiom

00:10:42: auch.

00:10:44: Also diese Visikel können sehr unterschiedliche Reaktionen auslösen.

00:10:47: Genau, also bei den Bakterien kennt man das auch.

00:10:50: Zum Beispiel probiotische Bakterien machen durchaus auch solche Vesikel, die dann auch mit positiven Assoziationen belegt sind.

00:10:57: Wie genau das alles funktioniert, wie die Mechanismen sind, das ist meist auch für die meisten Bakterien noch gar nicht.

00:11:03: Man kann zum Beispiel diese Vesikel eben im Gehirn nachweisen.

00:11:06: Die wandern also sehr, sehr weit und die haben dann wirklich Signalstoffe auch mit dabei.

00:11:12: Aber was dann wirklich angeschalten wird und zu welcher Menge, das ist eigentlich noch völlig unbekannt.

00:11:19: Wir haben jetzt im Herbst mit dieser Podcastreihe einen Schwerpunktdiagnostik und wenn wir den Bogen dorthin spannen, wäre die Frage, welche Rolle Diarchäien in der Diagnostik spielen könnten zukünftig.

00:11:34: Wir finden besonders spannend, dass die Archäen grundsätzlich Anzeiger von Gesundheit sind.

00:11:39: Zum Beispiel bei den entzündlichen Darmerkrankungen gehen diese Archäen weg.

00:11:44: Man sieht sie nicht mehr an den Patienten.

00:11:47: Das heißt, wenn die Archäen vorhanden sind, sind sie ein guter Anzeiger für einen guten Zustand des Mikrobiums.

00:11:54: Es ist also funktionabel.

00:11:55: Es passiert die Nährstoffkette vom Anfang bis zum Ende.

00:12:00: Es sind alle Bestandteile vorhanden.

00:12:03: Wenn die Archäen da sind, dann ist das Mikrobiom auch komplexer, was immer ein gutes Zeichen ist.

00:12:08: Es ist sehr divers und hat viele, viele Funktionen mehr, als wenn die Archäen nicht da sind.

00:12:13: Also grundsätzlich ein Beispiel für die Stabilität des Mikrobioms und eher Gesundheit.

00:12:19: Gibt es eigentlich Ansätze, dass auch Hähn oder ihre Vesikel therapeutisch genutzt werden könnten?

00:12:24: Leider noch gar nicht.

00:12:26: Also das ist wirklich ja traurig, dass die Archäen das nie geschafft haben, irgendeine Anwendung in der Wissenschaft hervorzubringen eigentlich.

00:12:35: Wir haben das durchaus im Blick, weil diese Vesikel sind super spannend, einfach weil sie komplett anders zusammengesetzt sind als die bakteriellen Vesikel.

00:12:44: Wir wissen auch, dass das Immunsystem auf die Archäen etwas sanfter reagiert als auf Bakterien grundsätzlich.

00:12:49: Das kann man sich zu Nutze machen, indem man zum Beispiel in diese Vessikel etwas hineinpackt, was man transportieren möchte.

00:12:56: Also Impfstoffe wurden schon angedacht oder irgendwelche anderen Signalstoffe, die man ganz gezielt an Ort und Stelle ausbringen kann.

00:13:05: Also als Trägerführer.

00:13:07: Als Träger zum Beispiel, ja.

00:13:09: Gut, dann werfen wir zum Abschluss noch einen Blick in Ihre Zukunft.

00:13:13: Sie haben kürzlich einen sogenannten ERC Advanced Grant für Ihr Projekt auch mit erhalten, indem es um Arten geht, wie das genannte Methanoprevibacter, welche Vision verfolgen Sie mit diesem Projekt?

00:13:29: Und was wünschen Sie sich für die Zukunft der Mikrobiomforschung?

00:13:35: Die Vision ist, dass wir es schaffen, über diese Archäen ganze Mikrobiome zu manipulieren.

00:13:42: Wir postulieren, dass die Archäen einen ganz zentrale Stellung einnehmen im Mikrobiom.

00:13:47: Und wenn wir verstehen, wie diese Archäen kommunizieren, miteinander sprechen, die Bakterien steuern oder auch uns als Mensch steuern, dass wir komplette Mikrobiome damit verändern können, wenn wir diese ganz chemischen, biologischen Prozesse ganz klein verstehen.

00:14:04: Und für die Mikrobiomforschung Na ja, die Mikrobiomforschung ist natürlich ein ganz junges Gebiet noch.

00:14:11: Wir sind ja erst seit zehn, fünfzehn Jahren wirklich so in der Mikrobiomforschung dabei, auch weil es damals erst die ersten Instrumente, also diese Sequencer zur Verfügung gegeben hat, die uns erlaubt haben, Mikrobiomforschung zu machen.

00:14:25: Daher ist Mikrobiomforschung noch ein bisschen weit von der Anwendung entfernt.

00:14:29: Die Hoffnungen sind groß.

00:14:31: Patienten und Patientinnen wünschen sich mikrobiombasierte Anwendungen.

00:14:35: Und der große Schritt ist jetzt, dass wir diesen Schritt auch schaffen, in die Anwendungen einpersonalisiert, Mikrobiome zu ändern und uns alle durch das Mikrobiome ein bisschen gesünder zu machen.

00:14:49: Vom Eisleichen, ich habe gelesen, dass Sie die Oberflächen der ISS-Station, also auch die Metalloberflächen oder alles was dort drinnen, in diesem hermetisch abgeschotteten Kapselvorkompt untersucht haben.

00:15:02: Wie schaut das aus, die praktären Zusammensetzung im Wälderraum?

00:15:06: Das

00:15:06: ist wirklich ganz spannend.

00:15:09: Das Ziel war ja eigentlich zu schauen, ob die ISS ein bedrohlicher Lebensbereich ist für die Astronauten, also ob sich zum Beispiel auf Oberflächen Patogene ansammeln oder ob es irgendwo gefährliche Pilze gibt an manchen Ecken, das ist ja früher schon mal berichtet worden.

00:15:26: durch den Astronauten, der mit uns zusammengearbeitet hat, natürlich Proben gewonnen von der ISS und haben die dann uns genauer angeschaut.

00:15:33: Und was spannend war ist, dass das Weltraum-IS-S-Mikrobiom eine Mischung ist aus unserem Badezimmer-Mikrobiom.

00:15:41: Also wir sehen zum Beispiel eher Anzeiger für feuchtere Umgebungen und das ist die ISS durchaus.

00:15:48: Und wir sehen natürlich extrem viele Signaturen von der Haut.

00:15:52: Also die Astronauten verteilen ihre Mikroorganismen überall hin und das kann man natürlich auf allen Oberflächen auch gut finden und nachweisen.

00:15:59: Das heißt, wir haben nichts Gefährliches entdecken können, auch wenn andere Studien vielleicht besonders versuchen diesen patogenen Faktor herauszuarbeiten.

00:16:08: Also für uns hat das ausgesehen wie ein Badezimmer hier auf der Erde.

00:16:14: Und das gilt aber nicht unbedingt dann für eine längere Reise im Weltraum.

00:16:20: Ja, da kann es ganz anders sich verhalten, weil die Astronauten und Astronautinnen, die wären ja zum Beispiel auf dem Weg zur Maße und zurück, locker mal ein paar Jahre unterwegs.

00:16:31: Und da gibt es natürlich vieles, was man sich beachten muss.

00:16:35: Zum Beispiel bleibt mein Darm gesund in der Zeit.

00:16:37: Wir kennen ja selbst, dass so eine Durchfallerkrankung ja durchaus mal passieren kann.

00:16:41: Und werden die Astronauten und Astronautinnen dann auch wieder einfach gesund?

00:16:46: Funktioniert das alles so?

00:16:47: Wie bei uns auf der Erde ist die Frage?

00:16:50: Und überlegt man natürlich auch, soll man die Astronautinnen und Astronautinnen mit probiotiker Ausstatten zum Beispiel.

00:16:56: Aber da gibt es natürlich keine Vergleichsversuche bisher.

00:16:59: Und die andere Seite ist natürlich, was passiert innerhalb der Kapseln, innerhalb des Rammschriffes?

00:17:03: Wie stabil ist das Mikrobiom?

00:17:07: Gibt es irgendwo Pilze, die sich plötzlich ansammeln?

00:17:10: Und da gibt es kaum Erfahrungswerte, nur von der ISS.

00:17:13: Und die ISS ist ja für einen kurzfristigen Aufenthalt nur ausgelegt von Astronautinnen und Astronautinnen.

00:17:20: Der Traum wäre es, Proben vom Maß zu analysieren.

00:17:27: Aber das hat sich noch nicht verwirklicht nach Archäen.

00:17:30: Ja, das wäre wirklich ein großer Traum.

00:17:33: Man vermutet, dass es noch Leben auf dem Mars geben könnte.

00:17:37: Das kommt daher, weil man in der Atmosphäre vom Mars auch Methan gemessen hat.

00:17:42: Methan kann ein Hinweis sein auf methanogene Archäen.

00:17:47: Und unser Traum wäre natürlich, Proben vom Mars zurückzubekommen.

00:17:50: Es waren in den letzten Jahren viele Rover unterwegs, die auch schon Proben gesammelt haben und deponiert haben an bestimmten Orten.

00:17:58: Und in der sogenannten Mars-Sample-Return-Mission sollten diese Proben eingesammelt werden und zurückgebracht werden.

00:18:05: Ob das passiert, steht noch in den Sternen.

00:18:09: Wir hoffen sehr, dass irgendwann die Proben zurückkommen und vielleicht wieder Archäen suchen dürfen.

00:18:13: Ja, vielen Dank, dass Sie da waren bei uns.

00:18:15: Sehr gerne, danke schön.

00:18:17: Das war der

00:18:18: Hörgang Wied-Uni

00:18:19: Graz, der Podcast von Springer Medizin gemeinsam mit der Wied-Uni

00:18:35: Graz.