Enzymvorbehandlung liefert ein hochpräzises Bild von Hautbakterien

Gesunde Haut hat zum Schutz vor Keimen einen bakteriellen Schutzschild:das Mikrobiom. Diese komplexe Ansammlung von Mikroorganismen galt bisher als schwer zu entziffern. Einem Forscherteam ist es nun gelungen, mit dem Enzym Benzonase die lebenden Bakterien in Hautabstrichen durch Sequenzierung zu identifizieren. Ihre Methode eröffnet neue Möglichkeiten der Diagnose und Behandlung in der Dermatologie.

Bei vielen Hautkrankheiten wie Neurodermitis und Akne, die Bakterienschicht, die die Haut schützt, wird beschädigt.

Unser Ziel ist es, herauszufinden, welche Rolle die verschiedenen Arten von Hautbakterien bei solchen Erkrankungen spielen."

Dr. Martin Köberle, Leiter des Dermatoinfektologischen Labors, Klinikum Rechts der Isar der Technischen Universität München (TUM)

Frühere Bemühungen von Dermatologen, die detaillierte Zusammensetzung des Mikrobioms zu untersuchen, sind auf Hindernisse gestoßen. Der Grund:In konventionellen Kulturen, die auf Agarplatten gewachsen sind, nicht alle Bakterien gedeihen und vermehren sich gleich gut. Als Ergebnis, einige langsam wachsende Arten können ganz übersehen werden. Der Nachteil neuerer genetischer Analysemethoden besteht darin, dass große Mengen an DNA-Sequenzen aus Hautzellen und Fragmente abgestorbener Bakterien erfasst werden. Dies verringert den Informationswert der Ergebnisse.

Die Spreu vom genetischen Weizen trennen

Dr. Köberle und die Biologin Dr. Yacine Amar, beide im Team von Prof. Biedermann an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie der TUM, haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen, interdisziplinäres Team. Sie nutzten eine besondere Eigenschaft des Enzyms Benzonase. Es zerstört die Nukleotidketten, die Erbinformationen in allen Lebewesen tragen, indem es sie in kurze Fragmente zerlegt. Nur lebende Bakterien, deren DNA durch eine äußere Zellwand geschützt ist, entgehen der Zerstörung durch das Enzym.

Benzonase wird seit einiger Zeit verwendet, zum Beispiel zur Aufreinigung von Proteinen:Die Enzyme brechen alle fremden DNA- und RNA-Fragmente auf. Diese können dann in einer Zentrifuge entfernt werden, die Proteine ​​zurücklassen. Die Selektion von Hautbakterien funktioniert nach dem gleichen Prinzip:Erbgut von Hautzellen oder abgestorbenen Bakterien wird durch das Enzym aufgebrochen und kann dann von der Probe getrennt werden. Die restlichen Bakterien können mechanisch zerstört werden, das Studium ihrer DNA zu ermöglichen.

„Unsere Experimente haben gezeigt, dass mit dieser Methode, wir können die Nicht-Ziel-DNA tatsächlich vollständig eliminieren und das Hautmikrobiom auswählen, " sagt Projektleiterin Yacine Amar. Im Labor untersuchte er zunächst künstliche Proben, die eine Mischung aus menschlichen Zellen sowie toten und lebenden Bakterien enthielten, die nach einem strengen Protokoll hergestellt und mit Benzonase vorbehandelt wurden ein hochpräzises Bild der Zusammensetzung der intakten Bakterien, “, sagt der Forscher. Ebenso erfolgreich war die Analyse von echten Hautabstrichen:In den Proben wurde keine Rest-DNA von abgestorbenen Bakterien gefunden.

Dr. Köberle ist überzeugt, dass dieser Ansatz auch in der zukünftigen Forschung eine Schlüsselrolle spielen wird:„Die enzymbasierte Selektion lebender Hautbakterien kann uns helfen, mikrobielle Biomarker für bestimmte dermatologische Erkrankungen zu finden und auch die Bakterien zu identifizieren, die einen positiven Einfluss haben über den Krankheitsverlauf. Vielleicht werden sie eines Tages in Behandlungen eingesetzt." Die neue Methode zur Mikrobiomanalyse wird bereits in vielen Kohortenstudien zu Hauterkrankungen an der TUM Klinik und Poliklinik für Dermatologie eingesetzt.

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