Virome & Mikrobiom

Wenn Menschen über das Darmmikrobiom sprechen, denken die meisten zuerst an Bakterien. Tatsächlich besteht das menschliche Mikrobiom jedoch aus deutlich mehr als nur bakteriellen Mikroorganismen¹.

Zum Darmökosystem gehören unter anderem:

• Bakterien
• Pilze
• Viren
• Bakteriophagen
• Archaeen

Die Gesamtheit der Viren innerhalb des Mikrobioms wird als Virom bezeichnet².

In den letzten Jahren hat die Forschung begonnen zu verstehen, dass auch Viren eine wichtige Rolle innerhalb mikrobieller Ökosysteme spielen könnten.

Was ist das Virom?

Das Virom umfasst alle viralen Bestandteile innerhalb einer mikrobiellen Gemeinschaft³.

Dazu gehören:

• Viren, die menschliche Zellen infizieren
• Bakteriophagen, die Bakterien infizieren
• virale genetische Fragmente innerhalb des Mikrobioms

Besonders interessant:

Das Darmvirom ist extrem komplex und individuell. Viele virale Sequenzen im menschlichen Darm sind wissenschaftlich bis heute noch nicht vollständig charakterisiert⁴.

Das Darmmikrobiom besteht nicht nur aus Bakterien

Die moderne Mikrobiomforschung zeigt zunehmend, dass bakterielle Gemeinschaften eng mit viralen Bestandteilen interagieren⁵.

Besonders Bakteriophagen könnten eine wichtige Rolle bei:

• mikrobieller Stabilität
• bakterieller Diversität
• Resistenzdynamiken
• mikrobiellen Wechselwirkungen

spielen.

Dadurch entwickelt sich das Virom zunehmend zu einem wichtigen Forschungsbereich moderner Mikrobiomwissenschaft.

DNA Viren und RNA Viren

Viren unterscheiden sich grundlegend in ihrem genetischen Aufbau.

Einige Viren besitzen:

• DNA als genetisches Material
• RNA als genetisches Material

Das ist besonders wichtig für moderne Sequenzierungsverfahren.

Bei Bactera verwenden wir Shotgun DNA Sequenzierung. Dadurch analysieren wir primär DNA basierte Bestandteile des Mikrobioms⁶.

Wichtig zu verstehen:

Viele bekannte Darmviren sind RNA Viren. Diese werden durch reine DNA Sequenzierung nur eingeschränkt oder gar nicht erfasst.

Das bedeutet:

Ein DNA basierter Mikrobiomtest bildet nicht das komplette menschliche Virom ab.

Welche viralen Bestandteile können analysiert werden?

Mit moderner Shotgun DNA Sequenzierung können unter anderem verschiedene DNA basierte virale Bestandteile analysiert werden⁷.

Dazu gehören beispielsweise:

• bestimmte Adenoviren
• bakteriophagenassoziierte Sequenzen
• DNA Viren innerhalb mikrobieller Gemeinschaften

Besonders Adenoviren gehören zu den bekanntesten DNA Viren des Menschen.

Einige Adenovirus Typen können unter anderem mit gastrointestinalen Symptomen assoziiert sein⁸.

Wichtig ist dabei:

Der Nachweis viraler DNA bedeutet nicht automatisch eine aktive Infektion oder Erkrankung.

Die Ergebnisse dienen der wissenschaftlichen und edukativen Einordnung mikrobieller Muster.

Warum ist das Virom wissenschaftlich interessant?

Das Virom gehört aktuell zu den am schnellsten wachsenden Forschungsfeldern der Mikrobiomwissenschaft⁹.

Wissenschaftler untersuchen heute intensiv:

• wie Viren bakterielle Gemeinschaften beeinflussen
• wie Phagen mit dem Resistom interagieren
• wie sich das Virom zwischen Menschen unterscheidet
• wie Ernährung und Umwelt das Virom beeinflussen könnten

Besonders spannend:

Viele virale Sequenzen innerhalb des menschlichen Darms sind bis heute wissenschaftlich unbekannt¹⁰.

Unser Ansatz bei Bactera

Bei Bactera setzen wir auf moderne Shotgun Metagenomik und wissenschaftliche Bioinformatik.

Mit unserem Microbiome 360° Ansatz analysieren wir unter anderem:

Wichtig zu verstehen:

Da wir DNA Sequenzierung verwenden, werden viele RNA Viren des Darms nicht vollständig erfasst.

Die Analyse dient der wissenschaftlichen und edukativen Einordnung mikrobieller Muster und ersetzt keine medizinische Virusdiagnostik.

Fazit

Das menschliche Darmmikrobiom besteht nicht nur aus Bakterien, sondern auch aus einer komplexen Vielfalt viraler Bestandteile.

Das Virom entwickelt sich heute zu einem der spannendsten Bereiche moderner Mikrobiomforschung.

Mit moderner Shotgun DNA Sequenzierung können bestimmte DNA basierte virale Bestandteile, darunter Adenoviren und bakteriophagenassoziierte Sequenzen, analysiert werden.

Gleichzeitig ist wichtig zu verstehen, dass viele Darmviren RNA basierte Viren sind und deshalb durch reine DNA Sequenzierung nur eingeschränkt erfasst werden.

Gerade deshalb entwickelt sich die Viromforschung aktuell extrem dynamisch und eröffnet zunehmend neue Einblicke in das menschliche Mikrobiom.

Wissenschaftliche Quellen

1. Almeida A, Nayfach S, Boland M et al. A unified catalog of reference genomes from the human gut microbiome. Nature Biotechnology. 2021.
2. Shkoporov AN, Hill C. Bacteriophages of the human gut. Cell Host & Microbe. 2021.
3. Gregory AC, Zablocki O, Howell A et al. The human gut virome database. Cell Host & Microbe. 2022.
4. Camarillo Guerrero LF, Almeida A, Rangel P et al. Massive expansion of human gut bacteriophage diversity. Cell. 2021.
5. Sutton TDS, Hill C. Gut bacteriophage communities in human health and disease. Viruses. 2021.
6. Quince C, Walker AW, Simpson JT et al. Shotgun metagenomics from sampling to analysis. Nature Biotechnology. 2021.
7. Aggarwala V, Liang G, Bushman FD. Viral communities of the human gut. Annual Review of Virology. 2021.
8. Lynch JP, Kajon AE. Adenovirus epidemiology pathogenesis and clinical disease. Journal of Clinical Microbiology. 2021.
9. Liang G, Bushman FD. The human virome in health and disease. Nature Reviews Microbiology. 2021.
10. Gregory AC, Zayed AA, Conceição Neto N et al. Marine DNA viral macro and microdiversity from pole to pole. Cell. 2021.
11. Knight R, Vrbanac A, Taylor BC et al. Best practices for analysing microbiomes. Nature Reviews Microbiology. 2022.