Mikrobiom-Fakten

Der Begriff “Mikrobiom” wurde von mikrobiellen Ökologen geprägt, indem sie das Wort “Mikrobe” mit dem Wort “Biome” kombinierten – wobei letzteres “Gemeinschaft von Organismen in einer bestimmten Umgebung” bedeutet. Ziel war es, mikrobielle Gemeinschaften, die am gleichen Ort unter den gleichen Umweltbedingungen leben, besser zu beschreiben. Im Allgemeinen wird das Mikrobiom als “Sammlung aller mikrobiellen Genome” (d. h. Sammlung aller mikrobiellen Gene) definiert, die in einer bestimmten Umgebung gefunden werden.

Ein anderer Begriff, der oft in ähnlichem Zusammenhang wie Mikrobiom zu finden ist, ist “Mikrobiota” – das bedeutet “Sammlung aller Mikroorganismen in einer bestimmten Umgebung”. Streng genommen sind diese beiden Begriffe nicht zu verwechseln, da in einer bestimmten Probe mehr mikrobielle Gene vorhanden sein können als bekannte mikrobielle Arten. Denken Sie daran, dass es viele mikrobielle Arten gibt, die wir nicht kennen. Daher ist Mikrobiom ein etwas weiter gefasster Begriff. Mikrobiome (wie auch Mikrobiota) werden oft nach der Art des Wirtsorganismus (Mensch, Pflanze oder Tier) oder dem Körperteil, in dem sie vorkommen (z. B. Darm, Haut, Wurzel usw.), benannt. Die Debatte, welche Definition die “richtige” ist, ist noch im Gange und wir werden hier nicht auf die Details eingehen. Wie auch immer, gemischte mikrobielle Gemeinschaften sind überall auf diesem Planeten zu finden: am und im menschlichen Körper, in Tieren und Pflanzen sowie im Boden, in der Luft und im Wasser. Ohne sie wäre unser Leben und das Leben auf der Erde nicht möglich.

Die Entdeckung des Mikroskops durch Antoine van Leeuwenhoek im 17. Jahrhundert markierte den Beginn einer neuen Ära in den biologischen Wissenschaften. Mit diesem neuen Werkzeug wurde es möglich, verschiedene Arten von winzigen Lebewesen zu sehen, die nie zuvor mit dem bloßen Auge gesehen wurden. Eineinhalb Jahrhunderte später entdeckten Mikrobiologen Wege, wie man einzelne Arten von Mikroorganismen auf Nährböden züchten kann. Seit Beginn des 21. Jahrhunderts ist es dank verschiedener Entwicklungen in der Molekularbiologie, der Chemie, der Computerwissenschaften, der Mikrofluidik, der digitalen Bildgebung und anderer Technologien möglich geworden, genetisches Material (DNA oder RNA) von jedem lebenden Organismus zu geringeren Kosten in sehr kurzer Zeit zu sequenzieren. Diese neuen Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien werden üblicherweise als “Next-Generation Sequencing” oder kurz NGS bezeichnet. Zusammen mit NGS gaben uns neue Technologien, wie die Massenspektrometrie und andere, einen beispiellosen Einblick in die Struktur komplexer mikrobieller Gemeinschaften aus praktisch jeder Probe, von denen viele Arten enthalten, die zuvor weder kultiviert noch nachgewiesen werden konnten. All dies veränderte radikal unser Wissen darüber, welche mikrobiellen Gemeinschaften es da draußen gibt, welche ökologische Rolle sie spielen und wie ihre Struktur durch äußere Bedingungen wie menschliche Aktivitäten beeinflusst wird. Seitdem hat sich unsere Sichtweise langsam geändert und wir begannen zu erkennen, wie wichtig die Integrität dieser mikrobiellen Gemeinschaften für unsere Gesundheit und die Gesundheit anderer lebender Organismen sowie für die Gesundheit unseres gesamten Planeten ist.

Mit den oben erwähnten neuen Technologien entstand eine Möglichkeit zur Verbesserung unseres Lebens und des Lebens unserer Mitbewohner. Zum Beispiel können wir durch die Reparatur von Mikrobiomen, die durch menschliche Aktivitäten beschädigt wurden, eine gesündere und grünere Zukunft für uns alle schaffen. Auf der anderen Seite kann uns die Einsicht in die Struktur der “Wildtyp”-Mikrobiome als Leitfaden für die nachhaltige Anwendung unserer aktuellen und zukünftigen Technologien dienen.

Das Feld der Mikrobiomik expandiert schnell. Derzeit gibt es weltweit Tausende von mikrobiombezogenen Forschungsprojekten und bereits Hunderte von Unternehmen, die kommerzielle mikrobiombasierte Therapien und Produkte entwickeln. Viele dieser Ideen haben den Vorteil, dass sie die genetischen Modifikationen als einen der Eckpfeiler und ein großes ethisches Dilemma der klassischen Biotechnologie tatsächlich umgehen. Wie auch immer, um diese Aufgaben richtig erfüllen zu können, brauchen wir detailliertere Kenntnisse über Struktur und Funktion der mikrobiellen Bewohner unseres Planeten und ihre Interaktionen mit der Umwelt.

Das Mikrobiom, dem zunächst die meiste Aufmerksamkeit zuteil wurde, waren die menschlichen Mikrobiome, wie die in unserem Darm und auf unserer Haut. Forscher konnten klare Zusammenhänge zwischen der Struktur unserer Darm-Mikrobiota, unserer allgemeinen körperlichen und geistigen Fitness sowie vielen anderen Zuständen und Krankheiten aufzeigen. Unternehmer und Investoren verfolgen diese Entwicklungen und die Zahl der neuen Unternehmen, die auf der menschlichen Mikrobiota basieren, steigt fast täglich, weltweit. Mikrobiom-basierte Produkte sind auch vielversprechende Kandidaten, um viele unserer globalen Probleme wie Antibiotikaresistenzen und den übermäßigen Einsatz von Pestiziden zu bekämpfen. Der Markt für landwirtschaftliche Produkte auf Basis von Mikrobiota wird beispielsweise in den Vereinigten Staaten bis zum Jahr 2025 auf einen Wert von über 10 Milliarden Dollar prognostiziert.

Im Allgemeinen können sowohl Unternehmer als auch Verbraucher in zwei Gruppen eingeteilt werden: In der einen fehlt es an Interesse, meist aufgrund des fehlenden Bewusstseins für die Macht der Mikrobiome; in der anderen sind Interesse und Bewusstsein vorhanden, aber es besteht ein Dilemma aufgrund des unvollständigen Überblicks über die verschiedenen Arten von mikrobiombasierten Produkten und des spezifischen Wissens über den sich schnell verändernden Markt.

Häufige Fragen für einen potenziellen Unternehmer oder Investor, der erwägt, in dieses junge und dynamische neue Feld einzusteigen, sind zum Beispiel: a) Was gibt es da draußen und wie kann ich sicher sein, dass sich meine Investition rentiert? b) Wie viele potenzielle Wettbewerber gibt es und was sind die aktuellen Marktlücken? c) Was sind einige der größten Herausforderungen in diesem Bereich?

Aus Kundensicht besteht ein Dilemma, welches der vielen mikrobiombasierten Produkte und Tools man auswählen soll? Zum Beispiel: welches Darmcheck-Mikrobiom-Kit, welches Hautprodukt, welcher Dienstleister, welche Art der informatischen Analyse?

Auf der anderen Seite sind viele der öffentlichen oder gemeinnützigen Projekte und Organisationen aufgrund ihrer Natur und rechtlicher Fragen nicht in der Lage, einige der oben genannten Informationen bereitzustellen.

Aufgrund der Tatsache, dass der Mikrobiom-“Hype” eigentlich in den USA begann, gibt es dort bereits eine größere Anzahl von Unternehmen und anderen Aktivitäten als im Rest der Welt. Da jedoch täglich neue Unternehmen auf der ganzen Welt auftauchen, ändert sich dieser Trend schnell. Viele Investoren und auch große Unternehmen haben das Marktpotenzial erkannt und steigen ein. Viele andere, wie z. B. die Sequenzier- oder Softwareindustrie, verfolgen aktiv die Entwicklungen und Anforderungen der neuen Branche und entwickeln kontinuierlich neue Lösungen und Produkte. In den letzten Jahren haben wir in Europa eine explosionsartige Zunahme von Neugründungen sowie Übernahmen einiger von ihnen durch große Unternehmen erlebt. Öffentliche Konsortien oder Projekte, die Mikrobiom-Entwicklungen unterstützen, sowie zahlreiche Kollaborationen werden immer häufiger.

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