4. Quantitative Mikrobiom-Profilierung und Dynamap – auf dem Weg zu absoluten Werten
Relative Verhältnisse können in die Irre führen; die quantitative Profilierung und Dynamap messen absolute Zellzahlen – ein echter Fortschritt, auch wenn sie die Frage der Interpretation weiterhin nicht lösen.
Eine gemeinsame Schwäche konventioneller 16S- und Shotgun-Analysen ist, dass sie relative Zusammensetzungsdaten erzeugen [18], [23]. Nehmen alle bakteriellen Taxa gleichermaßen ab (etwa unter einer Antibiotikabehandlung), bleiben die relativen Anteile unverändert – während die gesamte bakterielle Biomasse auf einen Bruchteil ihres früheren Niveaus schrumpft. Diese kompositionelle Verzerrung erschwert die klinische Interpretation grundlegend [18].
Die methodische Antwort darauf ist die quantitative Mikrobiom-Profilierung (QMP): Durch das Hinzufügen interner Standards (z. B. bekannter Mengen synthetischer DNA-Spikes) lassen sich relative Werte in absolute Zellzahlen umrechnen. Damit wird es im Prinzip möglich, echtes Wachstum und echten Rückgang von bloßen Verschiebungen der Verhältnisse zu unterscheiden [23].
Dynamap – in der inländischen klinischen Praxis erwähnt – bietet einen auf diesem Prinzip beruhenden Ansatz [23], der auf der Identifizierung vollständiger DNA-Moleküle basiert. Die Technologie ist vielversprechend, doch die klinische Erfahrungsbasis bleibt begrenzt. Dass sie den gesamten DNA-Gehalt (und nicht nur die 16S-Amplikonregion) untersuchen will, verringert im Prinzip einige der Verzerrungen der Amplikon-Sequenzierung. Auch die absolute Quantifizierung ist ein Fortschritt [23].
Dennoch werden die grundlegenden Interpretationsfragen – was eine bestimmte Zusammensetzung für die einzelne Patientin oder den einzelnen Patienten bedeutet und was die Ärztin oder der Arzt daraufhin tun sollte – auch von dieser Technologie nicht automatisch gelöst [23]. Der Wert eines präziseren Messinstruments bestimmt sich aus dem klinischen Kontext und dem evidenzbasierten Interpretationsrahmen.
Was bedeutet das für die Patientin und den Patienten?
Die quantitative Mikrobiom-Profilierung und die Dynamap-Technologie stellen gegenüber der konventionellen relativen Analyse einen echten methodischen Fortschritt dar. Bei einer Patientin oder einem Patienten nach einer Antibiotikatherapie könnte eine konventionelle 16S-Analyse zeigen, dass das Mikrobiom "stabil geblieben" ist – während die gesamte Bakterienzahl auf einen Bruchteil gesunken ist und lediglich die Anteile ähnlich geblieben sind. Die absolute Quantifizierung kann diesen Unterschied erfassen [23].
Es ist jedoch wichtig, klar zu sehen, dass eine präzisere Messung nicht von selbst jede Interpretationsfrage löst. Die QMP zeigt, ob ein Taxon tatsächlich zu- oder abgenommen hat – sagt aber nicht, ob das gut oder schlecht, erwünscht oder unerwünscht ist. Dafür sind Kenntnisse über den klinischen Kontext, die Symptome, das Exposom-Profil und das Behandlungsziel der jeweiligen Patientin oder des jeweiligen Patienten erforderlich [23].
Im Fall von Dynamap ist zudem zu berücksichtigen, dass die inländische Verfügbarkeit und die klinische Erfahrungsbasis derzeit begrenzt sind. Die Kluft zwischen einem vielversprechenden methodischen Ansatz und einer routinemäßig verfügbaren, validierten klinischen Anwendbarkeit umfasst typischerweise Jahre – und diese Kluft besteht derzeit. Die Entwicklungsrichtung der Technologie ist stimmig, doch sowohl aufseiten der Ärztinnen und Ärzte als auch der Patientinnen und Patienten sind realistische Erwartungen nötig [23].
Insgesamt gilt: Müsste man sich heute zwischen den drei Methoden entscheiden, liefert der QMP-/Dynamap-Ansatz im Prinzip die meisten Informationen und bringt die wenigsten kompositionellen Verzerrungen mit sich [18], [23]. Die für die klinische Entscheidungsunterstützung erforderlichen validierten Referenzdatenbanken und Interpretationsprotokolle befinden sich jedoch bei allen drei Methoden noch in Entwicklung.
Die quantitative Mikrobiom-Profilierung ist wie eine Waage, die endlich in Gramm misst – statt nur zu sagen, ob die linke Schale schwerer ist als die rechte. Das ist echter Fortschritt. Doch die Frage, wie viel ein bestimmter Mensch wiegen sollte, lässt sich aus der Messung allein nicht beantworten: Dafür braucht es Referenz, Kontext und klinisches Urteilsvermögen.
Literatur
[18] Gloor GB, Macklaim JM, Pawlowsky-Glahn V, Egozcue JJ. Microbiome datasets are compositional: and this is not optional. Front Microbiol. 2017. Link
[23] Vandeputte D, Kathagen G, D'hoe K et al. Quantitative Microbiome Profiling Links Gut Community Variation to Microbial Load. Nature. 2017. Link