Was sagt Ihre Mikrobiomwolke über Sie aus?

Partikel, Mikroben und Chemikalien bombardieren uns jeden zweiten Tag. Zum ersten Mal haben Wissenschaftler den Schwarm von Aktivitäten, der uns überallhin folgt, eingehend untersucht.

Ist das Exposom die nächste medizinische Grenze?

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Wir kennen das Genom (die Summe unseres genetischen Materials) und das Mikrobiom (die Gesamtheit der mikrobiellen Gäste, die in uns und auf uns leben).

Das Exposom umfasst jedoch eine Reihe von Bakterien, Chemikalien, Viren, Pflanzenpartikeln, Pilzen und mikroskopisch kleinen Tieren, die während unseres täglichen Lebens Kontakt mit uns aufnehmen.

Wissenschaftler haben das Exposom nicht im Detail untersucht; Die inhärente Komplexität und die enorme Variabilität zwischen den Menschen sind nur zwei Hürden, denen sich Forscher derzeit gegenübersehen.

Kürzlich hat ein Team der Stanford University School of Medicine in Kalifornien einen tapferen Versuch unternommen, in dieses trübe Thema einzudringen.

Prof. Michael Snyder, Ph.D., leitete die Studie. Er erklärt, warum das Exposom aufregend ist und warum es wichtig ist, und sagt: „Die menschliche Gesundheit wird von zwei Dingen beeinflusst: Ihrer DNA und der Umwelt.“

"Die Menschen haben Dinge wie Luftverschmutzung in großem Maßstab gemessen, aber niemand hat die biologische und chemische Exposition auf persönlicher Ebene wirklich gemessen."

"Niemand weiß wirklich", sagt er, "wie groß das menschliche Exposom ist oder welche Art von Dingen sich darin befinden."

Abgesehen von den faszinierenden Einsichten, die diese Art von Arbeit hervorbringen könnte, gibt es verschiedene Möglichkeiten, unser Wissen über bestimmte Bedingungen und ihre kausalen Faktoren zu verbessern.

Wenn beispielsweise Menschen mit saisonalen Allergien das ganze Jahr über ihr Exposom überwachen, können sie genau bestimmen, gegen was sie allergisch sind. Dies könnte ihnen möglicherweise helfen, dieses bestimmte Allergen in Zukunft zu vermeiden.

Die faszinierenden Ergebnisse wurden Anfang dieser Woche in der Zeitschrift veröffentlicht Zelle.

Belichtung des Exposoms

Um dieses nebulöseste Phänomen zu untersuchen, überwachten die Wissenschaftler 15 Teilnehmer mit einer maßgeschneiderten Technologie: einem modifizierten Luftüberwachungsgerät. Es wurde am Arm festgeschnallt und nahm winzige „Atemzüge“ aus der Umgebungsluft auf; Ein Submikronfilter fängt alles ein, was angesaugt wird, einschließlich Viren, Bakterien und Pilze. Sie wurden ungefähr 2 Jahre lang verfolgt.

Das Team gab die Geräte nach Gebrauch an das Labor zurück, und Experten analysierten ihren Inhalt, einschließlich DNA- und RNA-Tests.

Einige Personen wurden 1 Woche lang überwacht, andere 1 Monat lang. Ein Teilnehmer - Prof. Snyder selbst - trug das Messgerät für den gesamten Zeitraum von 2 Jahren. Insgesamt besuchten die Freiwilligen 50 verschiedene Standorte.

Eine weitere Herausforderung für das Team bestand darin, die komplizierten genetischen Informationen in der eingeschlossenen biologischen Materie zu enträtseln.

Der Co-Autor der Studie, Chao Jiang, Ph.D., erklärt dieses Problem mit den Worten: „Wissenschaftler hatten separate Datenbanken für Bakterien, Viren oder Pilze zusammengestellt. Um unsere Umweltexpositionen vollständig zu entschlüsseln, haben wir eine Pan-Domain-Datenbank erstellt, die mehr als nur Daten abdeckt 40.000 Arten. “

Diese umfangreiche neue Datenbank enthält Informationen zu Bakterien, Viren, Tieren, Pilzen, Pflanzen und vielem mehr. Es ist vollständig durchsuchbar und ermöglicht es den Wissenschaftlern, ein klares Bild aller gefangenen Organismen zu entwickeln. Sie untersuchten die Proben in beispielloser Tiefe.

„Niemand hat jemals zuvor eine so tiefe Studie durchgeführt. Am Ende hatten wir ungefähr 70 Milliarden Anzeigen. “

Prof. Michael Snyder, Ph.D.

Überraschende Unterschiede

Die Wissenschaftler waren besonders überrascht über die Unterschiede, die sie zwischen Menschen sahen, die in relativer Nähe lebten.

In einem Teil der Studie wurden vier Teilnehmer, die alle in der San Francisco Bay Area in Kalifornien lebten, einen Monat lang engmaschig überwacht. Jede Person lebte in einem anderen Teil der Region: Palo Alto, Sunnyvale, Redwood City oder San Francisco.

„Es stellt sich heraus, dass wir selbst bei sehr geringen Entfernungen sehr unterschiedliche Belichtungsprofile oder‚ Signaturen 'haben “, erklärt Prof. Snyder.

„Diese persönlichen Unterschriften sind im Wesentlichen Spuren spezifischer Pilze, Pflanzen, Chemikalien und Bakterien, die regelmäßig an oder um eine einzelne Person gesehen werden, sich jedoch zwischen den Menschen unterscheiden“, fügt er hinzu. "Viele Umweltaspekte tragen zu diesem mikroskopisch kleinen Amalgam bei - Haustiere, Haushaltschemikalien, blühende Blumen und sogar Regen."

"Das Fazit ist, dass wir alle unsere eigene Mikrobiomwolke haben, die wir herumschleppen und ausspucken."

Prof. Michael Snyder, Ph.D.

Die Exposome-Signatur aller war einzigartig. Zum Beispiel hatte die Person, die in San Francisco lebte, einen relativ hohen Anteil an „Schlammbakterien“ - die Art, die man in Kläranlagen finden würde. Prof. Snyder hingegen hatte konstant hohe Pilzwerte. Er glaubt, eine Erklärung für diese Anomalie zu haben:

„Der Typ, der mein Haus gestrichen hat“, erklärt er, „war eine wirklich umweltfreundliche, grüne Person. Und er hat es vermieden, Farben mit einer Substanz namens Pyridin zu verwenden. “ Pyridin tötet Pilze ab, und wenn der Pyridinspiegel in der Farbe verringert wird, steigt der Pilzspiegel wahrscheinlich an.

Prof. Snyder trug sein Gerät während des gesamten Zeitraums von zwei Jahren, auch während nationaler und internationaler Reisen, sodass seine Proben (wie erwartet) die größte Vielfalt zeigten.

Trotz der Unterschiede zwischen einzelnen Personen hat das Team in den meisten Proben bestimmte Chemikalien gefunden. Dazu gehörten DEET (ein Insektenschutzmittel) und mehrere Karzinogene.

Obwohl an dieser Studie nur eine kleine Anzahl von Personen beteiligt war, deutet dies darauf hin, dass das Exposom kartiert werden kann. Angesichts der Unmengen an Daten, die diese Technik zur Verfügung stellt, besteht die nächste Herausforderung darin, sie alle zu nutzen und zu verstehen.

Das wird viel mehr Arbeit kosten. Bis weitere Ergebnisse vorliegen, bleibt das Exposom ein mysteriöses Tier. Nachdem jedoch ein Einstiegspunkt gefunden wurde, werden mit Sicherheit weitere Untersuchungen folgen.