Labormethoden: Wie Mikrobiomtests technisch arbeiten
Der in der klinischen Darmdiagnostik am häufigsten eingesetzte mikrobiologische Test ist die Stuhluntersuchung auf Erreger, meist per PCR-Panel oder Kultur. In der Mikrobiomforschung dominiert dagegen die 16S-Sequenzierung.
16S-rRNA-Gen-Sequenzierung
Die 16S-rRNA-Sequenzierung zielt auf ein konserviertes bakterielles Gen und identifiziert Bakterien meist auf Gattungsebene, je nach Region und Auflösung teilweise auch auf Artebene. Die Methode ist kosteneffizient und wird häufig in Verbraucherkits eingesetzt: Hypervariable Regionen des 16S-Gens werden amplifiziert, sequenziert und mit Referenzdatenbanken abgeglichen. Stärken sind die niedrigen Kosten und etablierte Analyse-Pipelines. Grenzen sind die schwache Erfassung von Pilzen und Viren, die begrenzte Unterscheidung zwischen Stämmen und die fehlende direkte Messung funktioneller Gene.
Shotgun-Metagenom-Sequenzierung
Die Shotgun-Metagenomik sequenziert die gesamte DNA einer Probe. Dadurch lassen sich Arten und teilweise Stämme unterscheiden, auch nicht-bakterielle Organismen wie Pilze, Viren und Parasiten erfassen und der Geninhalt auswerten – einschließlich funktioneller Stoffwechselwege und Antibiotikaresistenzgene. Sie zeigt das potenzielle biochemische Können der Gemeinschaft, leitet die tatsächliche Aktivität aber aus Genen ab, statt sie direkt zu messen. Die Methode ist teurer und rechenintensiver.
Metatranskriptomik
Die Metatranskriptomik sequenziert RNA und zeigt, welche mikrobiellen Gene gerade aktiv abgelesen werden. Sie liefert eine Momentaufnahme der mikrobiellen Aktivität und kann die Lücke zwischen Potenzial und tatsächlicher Funktion verkleinern. RNA ist jedoch empfindlich gegenüber Probenahme und Lagerung, weshalb strikte Protokolle nötig sind.
Metabolomik
Die Metabolomik misst kleine Moleküle und Stoffwechselprodukte von Mikroben und Wirt, etwa kurzkettige Fettsäuren, Gallensäuren, phenolische Verbindungen oder Neurotransmitter-Vorstufen. Metabolitenprofile geben direkte Hinweise auf biochemische Aktivität und können physiologische Effekte wie Entzündung, Veränderungen der Darmbarriere oder Einflüsse auf Stoffwechsel und Befinden erklären helfen. Häufig verwendete Techniken sind Massenspektrometrie und Kernspinresonanz.
Gezielte molekulare Tests: qPCR und PCR-Panels
Quantitative PCR und gezielte PCR-Panels weisen einzelne Organismen oder Gene sehr empfindlich nach und quantifizieren sie. Sie sind nützlich für bekannte Erreger, Clostridioides-difficile-Toxine, Helicobacter pylori oder bestimmte Virulenz- und Resistenzgene. In klinischen Laboren sind sie weit verbreitet, weil sie schnell, sensitiv und validierbar sind.
Immunologische Stuhl-Assays
Immunologische Assays messen Wirtsproteine im Stuhl, beispielsweise fäkales Calprotectin, Lactoferrin oder Hämoglobin. Sie gehören zu den am besten validierten Darmtests. Was auffällige Werte bedeuten, wird im Abschnitt zu den Wirtsmarkern erläutert.
Atemtests
Atemtests messen Gase wie Wasserstoff und Methan nach der Aufnahme spezifischer Kohlenhydrate. Sie werden eingesetzt, um eine bakterielle Überwucherung im Dünndarm, kurz SIBO, oder eine Kohlenhydratmalabsorption abzuklären. Erhöhter Wasserstoff spricht für bakterielle Fermentation, Methan ist mit methanogenen Archaeen assoziiert und kann mit Verstopfung zusammenhängen.
Kultur und Empfindlichkeitstestung
Kulturbasierte Verfahren werden weiterhin für bestimmte Fragestellungen genutzt: Erreger werden auf Selektivmedien angezüchtet, identifiziert und auf Antibiotikaempfindlichkeit getestet. Viele Darmmikroben lassen sich jedoch schwer oder nur anaerob kultivieren. Wertvoll bleibt die Kultur vor allem für den Nachweis lebensfähiger Erreger und für Resistenztestungen.
Serologie und Blutmarker
Bluttests ergänzen Stuhl- und Molekularanalysen. Beispiele sind CRP als systemischer Entzündungsmarker, spezifische Antikörper, etwa Zöliakie-Serologie, Mikronährstoffe wie Vitamin B12 oder Eisen und Stoffwechselwerte wie Nüchternglukose oder Lipide. Sie helfen, Mikrobiombefunde in den gesamten Gesundheitszustand einzuordnen.
Kulturunabhängige und kulturabhängige Verfahren
Molekulare Methoden wie 16S-Sequenzierung, Shotgun-Metagenomik und qPCR sind kulturunabhängig. Sie erfassen auch Organismen, die sich im Labor nicht oder nur schwer anzüchten lassen. Kulturabhängige Verfahren liefern dagegen Informationen über lebensfähige Erreger und deren Antibiotikaempfindlichkeit. Beide Ansätze beantworten unterschiedliche Fragen und können sich ergänzen.
Mehrere Methoden kombinieren
Die aussagekräftigsten Untersuchungen verbinden mehrere Technologien: Sequenzierung für Gemeinschaftsstruktur und Geninhalt, Metabolomik für tatsächliche biochemische Aktivität, Wirtsmarker für Entzündung und Barrierefunktion sowie gezielte Assays für Erreger. Erst die Integration dieser Daten ergibt ein vollständigeres Bild der Darmökologie.
Wie werden Probiotika mikrobiologisch getestet?
Für die Qualitätskontrolle von Probiotika werden andere Verfahren genutzt als für die Analyse des Darmmikrobioms. FISH, qPCR und ddPCR können bestimmte Stämme in einer Probe nachweisen und quantifizieren. Viabilitätsassays prüfen, ob die Bakterien lebensfähig sind, während Bioburden-Tests die Gesamtkeimbelastung erfassen. Internationale Standards wie ISO-Methoden helfen, Ergebnisse zwischen Laboren vergleichbar zu machen. Biochemische Tests, etwa Zuckerfermentation oder Enzymnachweise, werden klassisch zur Identifikation von Lactobacillus eingesetzt, reichen für die Stammbestimmung aber oft nicht aus und werden durch molekulare Methoden ergänzt. Solche Tests sagen etwas über die Produktqualität aus, nicht über den Zustand deines Mikrobioms.