Exposom oder die Wolke, die uns umgibt

Genetikprofessor Snyder mit dem Exposom-Gerät. Bild: Paul Sakuma

Erstmals haben Wissenschaftler versucht, die chemische und biologische Hülle um den menschlichen Körper zu messen

Wir bewegen uns mittlerweile in der digitalen Atmosphäre, die sich über den Globus gelegt hat. In ihr hinterlassen wir Spuren und werden fortlaufend durch Erfassung von immer mehr Daten abgebildet. Die Daten, die wir in der digitalen Atmosphäre erzeugen und hinterlassen, sind in permanentem Fluss und stellen weniger einen Schatten dar, der uns als verkörperte Lebewesen begleitet, sondern eine Art Wolke, die verrät, wer wir sind, wo wir uns bewegen, wie wir uns wahrscheinlich verhalten werden.

Der menschliche Körper wird noch von einer anderen, materiellen, aber für uns unsichtbaren Wolke begleitet, in der sich dessen "Ausdünstungen" mit der Umwelt verbinden und vermischen. Seit einigen Jahren nennen Wissenschaftler diese Wolke in Analogie zum Genom und zum Mikrobiom das "Exposom", um damit die nicht-genetischen Einflüsse zu erfassen, die mit dem menschlichen Genom zusammenspielen.

Zum Exposom gehören Strahlen, Teilchen, chemische Verbindungen und Mikroben, die den Körper umschwärmen. Jetzt sagen Wissenschaftler der Stanford University School of Medicine, sie hätten erstmals mit einem neuen Verfahren das Exposom einiger Menschen gemessen. Es war bereits eine Überraschung, seitdem deutlich wurde, dass der menschliche Körper mit seinen Zellen gegenüber dem Mikrobiom in der Minderheit ist. Es leben weitaus mehr Bakterien, Viren und Pilze mit ihren anderen Genen im und auf dem menschlichen Körper, als dieser eigene Zellen besitzt. Durch die Exposom-Forschung wird ein weiteres Fenster aufgemacht. Die Wissenschaftler nennen es eine "riesige und dynamische Wolke von Mikroorganismen, Chemikalien und Teilchen".

"Die menschliche Gesundheit wird durch zwei Faktoren beeinflusst: die DNA und die Umwelt", erklärt der Genetiker Michael Snyder. "Menschen haben Dinge wie Luftverschmutzung gemessen, aber niemand hat wirklich die biologische und chemische Aussetzung auf persönlicher Ebene gemessen. Niemand weiß wirklich, wie groß das menschliche Exposom ist und was sich darin befindet."

Für die Untersuchung des menschlichen Exposoms, die im Rahmen der Schwerpunktforschung zur Präzisionsmedizin erfolgte, haben die Wissenschaftler Daten von 15 Teilnehmern, darunter auch Snyder selbst, mit einem relativ kleinen Gerät gesammelt, das am Arm festgemacht wird und regelmäßig Luft einatmet. Manche trugen das Gerät in der Größe eines Kartenspiels ein paar Wochen oder einen Monat, andere wie Snyder zwei Jahre lang. Es enthält einen Filter, der den Feinstaub aus Chemikalien, Bakterien, Pilzen, Viren etc. festhält. Im Labor wurde das aufgefangene Material chemisch mit Massenspektrometrie analysiert und die DNA sowie die RNA sequenziert. Dazu wurde eine Datenbank mit den Genen von 40.000 Arten von Bakterien, Pilzen, Tieren und Pflanzen aufgebaut. Ausgelesen wurden 70 Milliarden Daten. Die Studie ist in der Zeitschrift Cell erschienen.

Das Ergebnis ist, dass die Menschen auch dann, wenn sie sich nicht weit voneinander entfernt aufhalten, ein einzigartiges Exposom aufweisen. Das allerdings wird dann weniger durch die chemischen Substanzen der Umwelt individualisiert, sondern vor allem durch die Mikroorganismen: "Wir haben alle", so Snyder, "unsere eigene Mikrobiom-Wolke, die wir mit herumziehen und abgeben." Dazu kommen verschiedene Pilze, aber eben auch Partikel und Mikroorganismen aus der Umwelt, in der wir leben, beispielsweise von Haustieren, Pflanzen, Putz- und Waschmitteln etc.

Aus dem mikroskopischen Amalgam der Exposom-Wolke, die sich konsistent um eine Person bildet, lässt sich ein persönliches Profil ableiten. Manche Eigenschaften werden geteilt. So wiesen vier Personen, darunter auch Snyder, die in der San Francisco Bay Area leben, in ihrem Exposom Mückenmittel, aber auch einige Karzinogene auf. Eine Person aus San Francisco hatte einen hohen Anteil an Bakterien, die im Abwasser oder Kläranlagen vorkommen, Snyders Exposom wies hingegen einen hohen Anteil an Pilzen auf. Er vermutet, dass dies von der Ökofarbe kommt, mit der die Zimmer seines Hauses ausgemalt wurden. Dazu fanden sich Hinweise auf seine Haustiere und im Frühjahr auf Eukalyptus. Natürlich verändert sich das Exposom nach den Jahreszeiten und den Orten, an denen man sich aufhält. Aber es scheint mit dem Mikrobiom einen festen Kern zu besitzen, an dem sich dann auch möglicherweise ein Mensch biometrisch erkennen ließe.

Die Wissenschaftler waren allerdings vor allem daran interessiert, mit ihrer Methode erstmals gezeigt zu haben, dass sich das Exposom im Prinzip messen lässt. Mit einer verfeinerten und erweiterten Technik ließen sich dann auch Hinweise finden, die die Gesundheit der Menschen beeinflussen, hoffen sie. Allerdings stellen sie sich vor, die Technik so zu vereinfachen, dass jeder sein eigenes Exposom jederzeit wie seinen Puls oder Blutdruck messen kann. Snyder denkt an so etwas wie eine Exposom-Smartwatch. Damit hätten wir dann ein weiteres Spielzeug, um uns zu beobachten und den neuen Gefährdungen aus der Umwelt auszuweichen oder das Exposom gesundheitsverbessernd anzureichern. (Florian Rötzer)

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