Einsatz moderner Sequenziertechniken für die Analyse des porzinen Darmmikrobioms und zur detaillierten Pathogencharakterisierung

Der technologische Fortschritt im Bereich Hochdurchsatzsequenzierung und die begleitende rasante Entwicklung im Bereich Datenanalyse und Bioinformatik gestatten uns heute Metagenomanalysen in bislang nie erreichter Qualität und Detailschärfe. Dabei lassen sich sowohl die mikrobiellen Gemeinschaften eines bestimmten Lebensraums darstellen als auch neue Mikroorganismen oder Pathogene identifizieren und charakterisieren. Darüber hinaus ermöglicht die Metganomanalyse in Kombination mit weiteren „Omics“-Technologien auch die funktionellen Aspekte der Lebensgemeinschaften zu erfassen und so zum Gesamtverständnis von ökologischen und patho-biologischen Zusammenhängen beizutragen. Die in der vorliegenden Arbeit vorgestellten Studien in der Nutz- und Modelltierart Schwein widmeten sich zwei Aspekten der oben genannten Ansätze, d.h. der Optimierung und Anwendung sogenannter „Meta-Omics“ Abläufe zur Charakterisierung des porzinen Darmmikrobioms und der Detailcharakterisierung eines aktuellen Falles der porzinen epidemischen Diarrhoe und begleitender Koinfektionen. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde mit interdisziplinären Partnern eine integrierte Probenvorbereitung für tiefgefrorene Kotproben entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass die Bearbeitung schockgefrorener Proben mittels mechanischer Desintegration („CryoPrep“) alle nachfolgenden Meta-Omics-Ansätze und -Analysen in hoher Qualität gestattet. Darüber hinaus konnte das natürliche Darmmikrobiom heranwachsender Schweine charakterisiert werden. Die untersuchten Kot- und Dickdarmproben waren dabei so ähnlich, dass die nichtinvasive Kotuntersuchung auch für weitere Studien zur infektionsbedingten Auslenkung des Darmmikrobioms zur Anwendung kommen kann. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Metagenomanalyse dazu verwendet, das Wiederauftreten der porzinen epidemischen Diarrhoe in Deutschland zu untersuchen. Hierbei lag der Fokus vor allem auf der genetischen Charakterisierung des kausativen viralen Erregers sowie dessen mögliche phylogenetische Einordnung. Es konnte gezeigt werden, dass die ursächlichen Virusstämme ein eigenes, neues Cluster innerhalb der sogenannten S-INDEL-Stämme bilden. Zwei Stämme aus Ungarn und ein Stamm aus Frankreich aus dem Jahr 2019 zeigten Übereinstimmungen von über 99,5 % zu diesen deutschen Stämmen, so dass davon auszugehen ist, dass das Virus weiter in Europa zirkulierte und sich in eine ähnliche Richtung entwickelte. Des Weiteren wurde ein Picobirnavirus im Kot der erkrankten Schweine gefunden, dessen Potential als Pathogen noch weiterer Klärung bedarf.