Mikroben leben oft in komplexen Gemeinschaften, die viele unterschiedliche Arten umfassen, ähnlich wie Menschen in Städten. Mikroben neigen auch wie Menschen dazu, sich mit mehreren anderen Arten in ihrer Gemeinschaft zusammen zu schließen, stärker als mit dem Rest. Und manchmal, wenn sie die Gelegenheit haben, wandern sie zu günstigeren Standorten.
Bis vor kurzem waren die Wissenschaftler aber nicht in der Lage, eine mikrobielle Gemeinschaft zu untersuchen und die räumlichen Beziehungen von mehr als zwei oder drei Mikrobenarten zu unterscheiden.
Jetzt wurde eine neue Mikroskopie-Technik am Marine Biological Laboratory (MBL) in Woods Hole entwickelt, welche es den Wissenschaftlern erlaubt, die räumlichen Beziehungen und Ausrichtungen von bis zu 28 verschiedenen Mikrobenarten mit einem Blick zu untersuchen.
„Wir bekommen Informationen über die Anwesenheit von vielen verschiedenen Mikroben zugleich und wir bekommen sie schnell, günstig und vielleicht auch exakter als mit anderen Methoden“, sagte Gary Borisy, Präsident und Direktor des MBL und Co-Autor einer heute im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studie, welche die Technik beschreibt.
„Genau wie du in eine andere Nachbarschaft ziehen würdest, weil die Schulen gut für deine Kinder sind, ist die Nachbarschaft wichtig für Mikroben“, sagte Borisy. „Wenn wir herausfinden, wo in einer Gemeinschaft sie sich gerne aufhalten, lässt es Rückschlüsse auf ihre Funktionsweise zu.“
Die neue Technik, genannt CLASI-FISH (combinatorial labeling and spectral imaging fluorescent in situ hybridization), ist schneller als gängige Methoden, um die Mikroben in einer Probe zu identifizieren (durch Kulturen in Laboratorien oder durch DNA Sequenzierung). Zusätzlich offenbart sie die räumliche Struktur der Gemeinschaft, was die anderen Verfahren nicht tun.
„Wir finden nicht nur heraus, welche Arten sich dort befinden. Wir finden auch heraus, wo im Raum sie sich aufhalten“, sagte Borisy.
Borisy und seine Kollegen, darunter Floyd Dewhirst von der Harvard School of Dental Medicine, benutzten die Technik, um Zahnbelag zu analysieren, einen komplexen Biofilm, der mindestens 600 Mikrobenarten enthält. Sie waren in der Lage, auf visuellem Weg zwischen 15 verschiedenen Arten zu unterscheiden und zu bestimmen, welche zwei Typen (Prevotella und Actinomyces) die meisten Interaktionen zwischen den Arten zeigten.
„Das könnte auf eine funktionelle Wechselwirkung zwischen ihnen hindeuten“, sagte Borisy. „Eine Art könnte es der anderen Art erleichtern, einen Standort zu kolonisieren und der Austausch wird für beide Arten von Vorteil sein.
Der Hauptautor der Studie ist Alex M. Valm, ein Student des Brown-MBL Graduate Program in Biological and Environmental Science. Ein anderes Teammitglied, MBL Wissenschaftlerin Jessica Mark Welch, leitet die Anstrengungen, die CLASI-FISH-Methode auf eine andere mikrobielle Gemeinschaft anzuwenden – die Eingeweide von Mäusen, welche definierte Populationen von menschlichen Mikroben enthalten.
„Es ist sehr gut möglich, dass diese Technologie eine neue Art der klinischen Diagnostik etablieren wird, so dass man eine Probe sehr schnell und exakt auf viele Mikrobenarten gleichzeitig untersuchen kann“, erklärte Borisy. „Als Alternative zur Herstellung von Bakterienkulturen könnte sie schneller, günstiger und besser sein.“
Quelle: http://www.mbl.edu/news/press_releases/2011_pr_02_15.html
(SOM)
Antworten