UrbanMetagenApp der FH Campus Wien erleichtert Analyse von urbanen Mikrobiom-Daten

Urbane Metagenomik, die Erforschung von Mikrobiomen einer Stadt findet als Forschungsdisziplin weltweit immer mehr Beachtung. Die Forschungsergebnisse können auch für die Stadtplanung hilfreich sein. Die Auswertung der Daten allerdings ist bislang kompliziert. Forscher*innen der FH Campus Wien entwickelten in einem von der Stadt Wien – MA 23 geförderten Forschungsprojekt die UrbanMetagenApp, eine Analyseapplikation, mit der Metagenomikdaten schneller und einfacher analysiert, interpretiert und visualisiert werden können. Als erster Use Case diente das Mikrobiom-Universum in der Wiener U-Bahn.

Mikrobiom auf der Hand und am Haltegriff

Zahllose Mikroben, dazu gehören etwa Bakterien, Viren und Pilze, umgeben uns Menschen und sind für unsere Gesundheit unverzichtbar. Die menschliche Haut und der Körper beheimaten hunderte verschieden Arten von Mikroorganismen und bilden so ein persönliches Mikrobiom, quasi einen mikrobiellen Fingerabdruck. Forscher*innen der FH Campus Wien untersuchten unter der Leitung von Mikrobiologin Alexandra Graf in der Wiener U-Bahn, wie sich diese Bakterienwelten gegenseitig beeinflussen. „Die Mehrheit der Mikroorganismen, mit denen Öffi-Benutzer*innen in der U-Bahn in Berührung kommen, sind harmlos oder sogar hilfreich“, so Alexandra Graf. „Ein diverses Mikrobiom ist tendenziell für unsere Gesundheit besser als ein weniger variantenreiches.“ Zudem bleibe das Mikrobiom, das wir aus der U-Bahn mitnehmen, nicht permanent auf uns, sondern wird vom eigenen Hautmikrobiom überwachsen, das so eine Schutzschicht bildet.

Swab-Stäbchen als Mikroben-Fänger

Zur Datenerhebung, welche Organismen während einer U-Bahn-Fahrt gesammelt werden, fuhren Testpersonen auf verschiedenen Routen mit der U-Bahn durch Wien. Von deren Handflächen wurden Proben mit Wattestäbchen, sogenannten Swabs, genommen – und zwar nach sorgfältigem Händewaschen vor der Fahrt in den Öffis und ein zweites Mal danach. Die Handflächen zeigten nach der Stadttour vermehrt DNA-Spuren von Pflanzen und Tieren, die mit Lebensmitteln assoziiert sind. Der Bakterien-Mix unterschied sich auch deutlich vom Mikrobiom, das in vorangegangenen Analysen von Oberflächen der U-Bahn, wie etwas Haltegriffen, festgestellt worden war.

Erhöhter Mikroben-Mix nach der U-Bahnfahrt

Im Vergleich Vorher – Nachher registrierten die Forscher*innen eine klar höhere Mikrobiom-Diversität bei den Proben, die nach der U-Bahnfahrt analysiert wurden. Die meisten der bekannten Mikroben stammen dabei vom Menschen selbst. Rund die Hälfte der untersuchten DNA konnte nicht ohne Weiteres bekannten Lebensformen zugeordnet werden und gilt als unbekannt. „Das ist nicht außergewöhnlich“, erklärt Alexandra Graf, „Diese unbekannten Mikroorganismen sind oftmals nur mit zusätzlichen Experimenten identifizierbar.“

UrbanMetagenApp für schnelle Analyseergebnisse

Die komplexen Analyseauswertungen erleichtert die von der FH Campus Wien entwickelte UrbanMetagenApp. Die Applikation läuft auf gängigen Windows- und MacOs-Systemen und benötigt wenig Prozessorleistung. Mit Laptops können so rasch kompakte mobile Labore eingerichtet werden. Die App verknüpft bestehende Datenbanken, macht Ergebnisse visualisierbar und ist dank modularem Aufbau schnell an unterschiedliche Einsatzzwecke anpassbar. An der Entwicklung der Applikation für den Use Case „Urbane Metagenomik“ waren die FH Campus Wien-Studiengänge BioinformatikBioengineering und Bioverfahrenstechnik beteiligt. Weltweit soll die UrbanMetagenApp auch bei der Erstellung einer mikrobiellen Weltkarte eingesetzt werden, Studien über das urbane Mikrobiom werden in 100 Städten unterschiedlicher Länder in einer Forschungskooperation durchgeführt.

FH Campus Wien

Mit rund 7.000 Studierenden an fünf Standorten und sieben Kooperationsstandorten ist die FH Campus Wien die größte Fachhochschule Österreichs. In den Departments Angewandte Pflegewissenschaft, Applied Life Sciences, Bauen und Gestalten, Gesundheitswissenschaften, Soziales, Technik sowie Verwaltung, Wirtschaft, Sicherheit, Politik steht ein Angebot von mehr als 60 Studien- und Lehrgängen in berufsbegleitender und Vollzeit-Form zur Auswahl. Fort- und Weiterbildung in Form von Seminaren, Modulen und Zertifikatsprogrammen wird über die Campus Wien Academy abgedeckt.
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