‘Over een jaar of vijf liggen de eerste complete microbiomen opgeslagen in biobanken, althans in het ideale geval’, zegt Bettina Schelkle van EUFIC, een kennisplatform op het gebied van voeding en gezondheid. Op Europees niveau werken onderzoekers nu aan de standaarden om de opslag van microbiomen – in feite microscopische ecosystemen – mogelijk te maken.

De uitdagingen op weg naar de eerste biobank zijn echter nog groot, schreef Schelkle met een internationaal team van onderzoekers afgelopen augustus in Trends in Microbiology.

Studies samenvoegen

Onderzoek naar de bacteriën, schimmels, archaea, protisten en virussen die samenleven met andere organismes is een sterk opkomend onderzoeksveld. Veel vermoedens zijn op dit moment echter nog onvoldoende hard te maken. ‘Het is altijd heel moeilijk om causale verbanden te vinden en reproduceerbaarheid is echt een probleem’, vertelt Schelkle. ‘Waar we naartoe willen, is input uit verschillende studies samenvoegen en naar het geheel kijken. Juist daarom hebben we standaarden nodig voor bemonstering, bewerking, opslag, experimenten en analyses.’

Het Europese Horizon2020 project MicrobiomeSupport heeft tot doel om die standaarden te ontwikkelen voor microbioom­onderzoek in de gehele voedselketen. ‘Dat begint bij de omgeving van een plant, dus de bodem, het water en de lucht’, legt Schelkle uit. ‘Microbiomen vind je in planten en dieren. Ze hebben invloed op de menselijke gezondheid en spelen een rol in de afbraak van voedselresten tot nieuwe nutriënten.’

Substraat

Bestaande kweekcollecties volstaan volgens Schelkle niet voor onderzoek naar microbiomen. ‘Er zijn allerlei micro-organismes die we nog niet goed in het laboratorium kunnen laten groeien.’ Bovendien zijn die organismes geïsoleerd, terwijl een microbioom een heel ecosysteem is. Er is dus een nieuw soort opslag nodig.

Volgens Schelkle kun je in een ideale biobank microbiomen opslaan samen met het substraat waarin ze voorkomen. Dat kan aarde zijn of een stukje darm of plant.
‘Het idee daarachter is dat we het microbioom als geheel in leven en functioneel kunnen houden en later opnieuw kunnen gebruiken’, legt Schelkle uit.

Daarom moet je in zo’n biobank allerlei metadata kunnen registreren. ‘Denk bijvoorbeeld aan waar een theelepeltje aarde verzameld is, hoe het verzameld en verwerkt is, welke micro-organismes erin zitten, of ze allemaal een functie hadden op het moment van verzamelen, en of ze allemaal vitaal zijn.’

De opslag zelf is nog een enorme uitdaging, erkent Schelkle. ‘De meeste micro-
organismes hebben zeer specifieke behoeftes. De vraag is bijvoorbeeld welke conserveringstechniek je in welke situaties wilt gebruiken. Het maakt veel uit hoe je
micro-organismes bevriest, zodat je ze ook weer kunt ontdooien zonder functieverlies.

Misschien heeft het ene micro-organisme -20 °C nodig en het andere -80 °C. Hoe sla je die twee microbes dan samen op? We proberen nu uit te zoeken welke technieken en processen nodig zijn voor optimale opslag, ook voor de lange termijn van tien, dertig of vijftig jaar.’

In tegenstelling tot een kweekcollecties is een opgeslagen microbioom niet oneindig te gebruiken voor nieuw onderzoek. ‘Maar met alle kennis over het opgeslagen microbioom is het straks wel mogelijk om in het lab een synthetisch microbioom samen te stellen met gekweekte microbes’, verwacht Schelkle. ‘Daarmee kun je dan verder onderzoek doen.’