Fortschritte bei anaeroben Kultivierungstechniken zur Untersuchung des Darmmikrobioms

Die Mikrobiomforschung verändert die Krankheitsbehandlung und Umweltlösungen. Die Kultivierung von Mikroben ist essentiell, um sie zu beschreiben und ihre Funktionen zu definieren. Sie ermöglicht auch kontrollierte Experimente zur Validierung von Vorhersagen aus molekularen Daten. Aktuelle anaerobe Kulturtechniken gibt es seit den 1960er Jahren, aber neue Strategien verbessern sie. Anaerobe Hochdurchsatz-Kultivierungsmethoden stehen vor Implementierungsherausforderungen. Sie können jedoch wissenschaftliche Durchbrüche erzielen, insbesondere in Studien zum Darmmikrobiom. Das Darmmikrobiom ist entscheidend für die menschliche Gesundheit und wird von anaeroben Mikroben dominiert. Kultivierungsmethoden der nächsten Generation können das Feld von der Assoziation zur Kausalität verschieben. Wissenschaftler isolieren seit 60 Jahren Darmbakterien. Die 'Kulturomik' entstand in den frühen 2010er Jahren, um den geringen Anteil kultivierter Mikroben zu beheben. Die MALDI-TOF-Massenspektrometrie erleichtert die schnelle Identifizierung von Isolaten. Die meisten kulturomischen Ansätze sind jedoch manuell und der Durchsatz ist gering. Ein großer Teil der Bakterien bleibt unbeschrieben (30-60% in Darmumgebungen). Selbst für beschriebene Taxa sind die meisten Funktionen schlecht definiert. Diese mikrobiellen Unbekannten stellen eine Herausforderung für die mikrobiombasierte Innovation dar. Das Verständnis der Stammevolution in einem einzelnen Wirt ist entscheidend, ebenso wie die kontrollierte Lagerung, um den Funktionsverlust während der In-vitro-Kultivierung zu verhindern. Innovative anaerobe Kultivierungsmethoden stehen vor lange erkannten Herausforderungen. Wir verfügen nun über das Wissen und die Technologien, um sie zu überwinden. Skalierte Techniken können die Isolierung, Identifizierung und Lagerung verbessern. Spezifische Plattformen können die Kulturbedingungen für schwer zu züchtende Arten verbessern und so multiplexe funktionelle Vergleiche, hochauflösende Analysen und Genbearbeitung ermöglichen.