Persönliche Mikrobiome könnten Individuen eindeutig identifizieren

Forscher von der Harvard T.H. Die Chan School of Public Health in Boston, Massachusetts, hat in einer neuen Studie gezeigt, dass die mikrobiellen Gemeinschaften, die in und an den Körpern von Individuen gefunden werden - bezeichnet als das Mikrobiom - das Potential haben, Individuen eindeutig zu identifizieren.
Die mikrobiellen "Fingerabdrücke", die aus Darmproben gewonnen wurden, wurden von den Forschern als besonders stabil erachtet.

Die Studie, veröffentlicht in Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften, ist die erste, die die Möglichkeit demonstriert, persönliche Mikrobiomdaten zur Identifizierung von Individuen zu verwenden, obwohl sie auch darauf hinweist, dass die Teilnehmer von Mikrobiom-Forschungsprojekten Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes haben könnten.

Leitender Autor Eric Franzosa, ein Forschungsstipendiat am Institut für Biostatistik von Harvard Chan, stellt fest, dass das Feld der forensischen Genetik seit Jahrzehnten darauf basiert, menschliche DNA-Proben mit einer Datenbank menschlicher DNA-"Fingerabdrücke" zu verknüpfen.

"Wir haben gezeigt, dass die gleiche Art der Verknüpfung mit DNA-Sequenzen von Mikroben möglich ist, die den menschlichen Körper bewohnen - keine menschliche DNA erforderlich", sagt Franzosa.

"Dies öffnet die Tür, um menschliche Mikrobiomproben zwischen Datenbanken zu verbinden, was das Potenzial hat, sensible Themeninformationen zu offenbaren - zum Beispiel eine sexuell übertragene Infektion, die von der Mikrobiomprobe selbst nachweisbar ist."

In einem durchschnittlichen menschlichen Körper gibt es im Durchschnitt 10 mal mehr Bakterien als menschliche Zellen. Diese Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit, indem sie Vitamine produzieren, Nahrung abbauen, das Immunsystem unterstützen und entzündungshemmende Substanzen produzieren.

Wenn das Mikrobiom gestört ist, können gesundheitliche Probleme wie Darmentzündung auftreten. Aktuelle Studien, die in den letzten 6 Monaten veröffentlicht wurden, haben auch Assoziationen zwischen dem Mikrobiom, insbesondere im Darm, mit Zuständen wie Parkinson-Krankheit, Nahrungsmittelallergien und Asthma und mit der Produktion von Serotonin hergestellt.

Die meisten individuell-spezifischen "Codes" bleiben nach einem Jahr stabil

Für die Studie analysierten die Forscher Daten aus dem Human Microbiome Project. Sie befragten über einen Monat lang Mikroben aus Speichel, Haut, Stuhl und anderen Körperstellen von 242 Teilnehmern.

Mit Hilfe eines angepassten Computeralgorithmus erstellten die Forscher spezifische "Codes" für jedes Individuum. Diese Codes wurden konstruiert, indem stabile und unterscheidende Sequenzmerkmale von den Mikrobiomproben kombiniert wurden.

Diese individuellspezifischen Codes wurden dann mit Mikrobiomproben verglichen, die von denselben Individuen bei Nachuntersuchungen erhalten wurden, sowie mit Proben, die von unabhängigen Gruppen von Individuen gesammelt wurden.

Die Forscher fanden heraus, dass nicht nur die Codes unter Hunderten von Individuen einzigartig waren, sondern dass eine signifikante Anzahl von ihnen während eines Stichprobenzeitraums von 1 Jahr stabil blieb. Die Codes, die anhand von Daten aus dem Verdauungstrakt erstellt wurden, waren besonders stabil, wobei mehr als 80% bis zu einem Jahr nach der ersten Probenahme feststellbar waren.

Der leitende Autor Curtis Huttenhower, außerordentlicher Professor für Bioinformatik an der Harvard University, hält es für wichtig zu wissen, dass es theoretisch möglich ist, dass Datenschutzprobleme mit mikrobieller DNA auftreten, auch wenn das Potenzial recht gering ist. Die Studie zeigt, dass Proben aus einer Vielzahl von Körperstellen mit Personen ohne zusätzliche identifizierende Informationen verknüpft werden können.

Er glaubt jedoch, dass ein anderer Aspekt ihrer Forschung interessanter ist:

"Vielleicht noch aufregender sind die Auswirkungen der Studie auf die mikrobielle Ökologie, da sie darauf hindeutet, dass unsere einzigartigen mikrobiellen Bewohner auf die Umwelt unseres Körpers - unsere Genetik, Ernährung und Entwicklungsgeschichte - so abgestimmt sind, dass sie bei uns bleiben und helfen um im Laufe der Zeit weniger freundliche mikrobielle Eindringlinge abzuwehren. "

"Obwohl die hier betrachteten Populationen im Vergleich zu realen menschlichen Gemeinschaften (20-50 Individuen) klein waren, schätzen wir, dass diese untere Grenze der Mikrobiom-gesteuerten Identifizierbarkeit auf mindestens Hunderte von Individuen skaliert, und diese Populationsgröße ist repräsentativ für die Kohorten derzeit in der Mikrobiomforschung verwendet ", schlussfolgern die Autoren.

Die Forschung wurde teilweise von den National Institutes of Health (NIH) finanziert.

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