Bei vielen Menschen löst die Vorstellung, von zahllosen Mikroben umgeben und bevölkert zu sein, ein gewisses Unbehagen aus. Völlig zu Unrecht allerdings, denn die winzigen Lebewesen, zu deren häufigsten Vertretern Bakterien, Viren und Pilze gehören, sind für unsere Gesundheit unverzichtbar. Sie können heilen und mitunter krank machen, aber ohne sie leben können wir nicht.

Hunderte verschiedene Arten von Mikroorganismen tummeln sich auf unserer Haut und in unserem Körper, der aus mehr Mikrobenzellen als menschlichen Zellen besteht. An die 40 Billionen Bakterien sollen es bei einem durchschnittlichen Erwachsenen sein, die meisten davon halten sich im Verdauungstrakt auf.

Alle zusammen bilden sie unser ganz persönliches Mikrobiom, das wie der Fingerabdruck bei jedem Menschen anders ist. Und dieses unverwechselbare Mikrobenprofil tragen wir auf all unseren Wegen in die Außenwelt und hinterlassen dort laufend dessen Spuren.

Mikrobiom auf der Handfläche

Was aber bedeutet das für Orte, an denen permanent viele Menschen zusammenkommen? Wie beeinflussen die Mikrobiome der einzelnen Bewohner die Bakterienwelt ihrer Umgebung und umgekehrt? Um das herauszufinden, hat der amerikanische Bioinformatiker Christopher Mason von der Cornell University in New York vor sechs Jahren begonnen, das Universum der Mikroben in der New Yorker U-Bahn zu erkunden.

Daraus entwickelte sich schließlich das weltumspannende Projekt "MetaSUB", in dem mittlerweile hunderte Forscher die U-Bahnen von 62 Städten in sechs Kontinenten auf ihr mikrobielles Leben hin untersuchen.

Auch an der FH Campus Wien werden solche Expeditionen ins Mikrobiom der eigenen Stadt unternommen. "Wir wollen herausfinden, wie sehr das Wiener Mikrobiom das Mikrobiom unserer Handflächen verändert", sagt Projektleiterin Alexandra Graf.

Um herauszufinden, wie viele "Stadtmikroben" auf der Haut eines Benutzers öffentlicher Verkehrsmittel zurückbleiben, werden von der Bioinformatikerin studentische Probanden nach sorgfältigem Händewaschen in Bussen und U-Bahn auf unterschiedlichen Routen durch Wien geschickt. Danach vergleicht sie die Vorher- und Nachher-Proben der Handflächen-Mikrobiome ihrer Versuchspersonen in Hinblick auf Art und Diversität der Bakterien.

U-Bahn-Bakterien

"Auf diese Weise wollen wir herausfinden, ob nach der Öffi-Fahrt auch Bakterien auf der Haut zu finden sind, die nicht Teil des eigenen Mikrobioms sind, sondern von der Umgebung kommen", sagt Graf. Wobei die neuen Bakterien, die man im Getümmel der Stadt aufliest, im Normalfall eine durchaus positive Wirkung haben. "Tendenziell ist ein diverseres Mikrobiom für unsere Gesundheit besser als ein weniger variantenreiches, das uns für Krankheiten empfänglicher macht", betont die Forscherin.

Zwar könnten einige dieser Mikroorganismen auch Krankheiten verursachen, aber die Mehrheit von ihnen sei harmlos bis hilfreich. Aus Studien ist übrigens bekannt, dass auf dem Land lebende Menschen ein deutlich diverseres Mikrobiom haben als Stadtbewohner, die in einem weit geringeren Maß Bakterien ausgesetzt sind. Die Folge dieser reduzierten Mikrobenvielfalt in den Städten: "Pathogene können sich leichter ansiedeln."

Analysemethode für Laien

Tatsächlich weiß man heute erst recht wenig über die komplexe mikrobielle Parallelwelt um und in uns. Auch wie die unsichtbaren Bewohner dieser Welt mit dem menschlichen Körper interagieren, birgt noch viele Geheimnisse. Um den Zugang in diese verborgene Welt zu erleichtern, entwickeln die FH-Forscher nun eine Analyseapplikation, die schnell und einfach auch von interessierten Laien eingesetzt und interpretiert werden kann.

"Bislang braucht man viel Expertise, Zeit und PC-Leistung, um Einblicke in das Mikrobiom einer Stadt und seiner Bewohner zu bekommen", sagt Graf. "Mit unserer Urban-Metagen-App wollen wir die vorhandenen Tools so zusammenstellen und optimieren, dass sie nicht mehr nur von Wissenschaftern eingesetzt werden können."

Zwar gebe es bereits viele Daten in diversen Datenbanken, ihre Kombination und Interpretation aber mache immer wieder Probleme. Die neue App dagegen soll Analysen selbst auf einem ganz normalen Laptop ermöglichen und die Ergebnisse auch für Laien verständlich aufbereiten.

Relevanz für Stadtplanung

Für welche Art von Analysen sie konkret eingesetzt werden kann? "Die Urban-Metagen-App arbeitet mit den Rohdaten nach der Sequenzierung, daher spielt es keine Rolle, ob es sich um Erd-, Luft-, Wasser-, Haut- oder Stuhlproben handelt", so die Bioinformatikerin. "Wir gestalten die Software so flexibel und modular wie möglich, damit sie leicht an unterschiedliche Use-Cases angepasst werden kann."

Die ersten Daten für den Prototyp stammen übrigens von den Handinnenflächen der rund 60 studentischen Probanden, die sich im Dienst der Wissenschaft in öffentlichen Verkehrsmitteln dem Wiener Mikrobiom aussetzen. Wenn die neue Software hält, was sie verspricht, wird damit auch die Arbeit der vielen am MetaSUB-Projekt beteiligten Wissenschafter um einiges einfacher.

Spannende Erkenntnisse gibt es aber schon jetzt. So fand man etwa heraus, dass New York von deutlich mehr antibiotikaresistenten Mikroorganismen bevölkert ist als beispielsweise London und dass es generell große Unterschiede in der Diversität verschiedener städtischer Mikrobiome gibt. Bioinformatikerin Alexandra Graf betont: "Solche Analysen sind unter anderem für die Stadtplanung wichtig, denn eine gesundheitsförderliche Mikrobendiversität lässt sich etwa durch mehr Grünflächen erreichen." (Doris Griesser, 3.6.2019)