Virom & Darmmikrobiom

Wenn vom Darmmikrobiom die Rede ist, denken die meisten zuerst an Bakterien. Tatsächlich besteht das menschliche Mikrobiom aber aus weit mehr als nur bakteriellen Mikroorganismen¹.

Zum Darmökosystem gehören auch:

• Bakterien
• Pilze
• Viren
• Bakteriophagen
• Archaeen

Die Gesamtheit der Viren im Mikrobiom wird als Virom bezeichnet².

In den letzten Jahren beginnt die Forschung zu verstehen, dass auch Viren eine wichtige Rolle in mikrobiellen Ökosystemen spielen könnten.

Was ist das Virom?

Das Virom umfasst alle viralen Bestandteile einer mikrobiellen Gemeinschaft³.

Dazu gehören:

• Viren, die menschliche Zellen infizieren
• Bakteriophagen, die Bakterien infizieren
• virale Genfragmente im Mikrobiom

Besonders interessant:

Das Darm-Virom ist extrem komplex und hochindividuell. Viele virale Sequenzen im menschlichen Darm sind bis heute wissenschaftlich nicht charakterisiert⁴.

Das Darmmikrobiom besteht aus mehr als nur Bakterien

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

Vor allem Bakteriophagen könnten eine wichtige Rolle spielen für:

• mikrobielle Stabilität
• bakterielle Diversität
• Resistenzdynamiken
• mikrobielle Interaktionen

Deshalb wird das Virom zu einem immer wichtigeren Bereich der modernen Mikrobiomforschung.

DNA-Viren und RNA-Viren

Viren unterscheiden sich grundlegend in ihrer genetischen Struktur.

Manche Viren enthalten:

• DNA als Erbmaterial
• RNA als Erbmaterial

Diese Unterscheidung ist besonders wichtig für moderne Sequenzierungstechnologien.

Bei Bactera nutzen wir die Shotgun-DNA-Sequenzierung. Wir analysieren daher primär DNA-basierte Bestandteile des Mikrobioms⁶.

Wichtig zu verstehen:

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

Das bedeutet:

Ein DNA-basierter Mikrobiomtest bildet nicht das vollständige menschliche Virom ab.

Welche viralen Bestandteile können analysiert werden?

Mit moderner Shotgun-DNA-Sequenzierung lassen sich verschiedene DNA-basierte virale Komponenten analysieren⁷.

Dazu gehören zum Beispiel:

• bestimmte Adenoviren
• Bakteriophagen-assoziierte Sequenzen
• DNA-Viren in mikrobiellen Gemeinschaften

Adenoviren gehören zu den bekanntesten DNA-Viren des Menschen.

Einige Adenovirus-Typen können mit Magen-Darm-Beschwerden in Verbindung stehen⁸.

Wichtig:

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

Die Ergebnisse dienen der wissenschaftlichen und bildenden Interpretation mikrobieller Muster.

Warum ist das Virom wissenschaftlich interessant?

Das Virom ist derzeit eines der am schnellsten wachsenden Forschungsfelder der Mikrobiomwissenschaft⁹.

Wissenschaftler untersuchen intensiv:

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

Besonders faszinierend:

Viele virale Sequenzen im menschlichen Darm sind bis heute wissenschaftlich unbekannt¹⁰.

Unser Ansatz bei Bactera

Bei Bactera nutzen wir moderne Shotgun-Metagenomik und wissenschaftliche Bioinformatik.

Mit unserem Microbiome 360°-Ansatz analysieren wir:

Wichtig zu verstehen:

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

Die Analyse dient der wissenschaftlichen und bildenden Interpretation mikrobieller Muster und ersetzt keine medizinische Virusdiagnostik.

Fazit

Das menschliche Darmmikrobiom besteht nicht nur aus Bakterien, sondern auch aus einer hochkomplexen Vielfalt viraler Komponenten.

Das Virom entwickelt sich derzeit zu einem der spannendsten Bereiche der modernen Mikrobiomforschung.

Mit moderner Shotgun-DNA-Sequenzierung lassen sich bestimmte DNA-basierte virale Komponenten analysieren – darunter Adenoviren und Bakteriophagen-assoziierte Sequenzen.

Gleichzeitig ist wichtig zu verstehen, dass viele Darmviren RNA-basiert sind und durch reine DNA-Sequenzierung nur teilweise erfasst werden.

Genau deshalb entwickelt sich die Virom-Forschung derzeit so dynamisch und liefert laufend 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.