#successstory - Wie die Universität Graz für hygienische Mars-Exploration sorgt

Vor zwanzig Jahren waren drei Astronauten die ersten, die die Internationale Raumstation (ISS) betraten. Seitdem hat die I.S.S. Hunderte von Bewohnern aus vielen Ländern beherbergt. Was wie eine überfüllte AirBnB-Wohnung 400 km über der Erde klingt, hat auch seine Herausforderungen, was die Hygiene der Einrichtungen angeht. Während des Aufenthalts der Astronauten an Bord muss sichergestellt werden, dass Mikroorganismen ihre Gesundheit nicht negativ beeinflussen.

Eine bemannte Marsmission wurde bereits nach dem Zweiten Weltkrieg im Buch des Raumfahrtpioniers Wernher von Braun diskutiert und rückt nun immer näher und könnte in etwa 15 bis 20 Jahren Realität werden. Die Vorbereitungen dafür sind jedenfalls schon in vollem Gange. Wichtige Aspekte sind dabei die Gesundheit der Astronauten und die Funktionsfähigkeit des Raumschiffs auf der rund 500-tägigen Reise durchs All. "In beiden Fällen spielen Mikroorganismen eine wichtige Rolle", erklärt Univ.-Prof. Dr. Christine Moissl-Eichinger, Professorin für Interaktive Mikrobiomforschung an der Medizinischen Universität Graz.

Der Mensch trägt rund 1014 - oder 100 Billionen - Mikroorganismen in sich. "Die meisten davon befinden sich im Darm und auf der Haut", ergänzt die Expertin. Das sogenannte "Mikrobiom" übernimmt wichtige Aufgaben und Funktionen im Körper und reist natürlich auch mit den Astronauten ins All. Die hermetisch abgeschlossene Internationale Raumstation ISS wird seit dem Jahr 2000 permanent von einer Besatzung bewohnt und beherbergt damit unzählige Mikroorganismen. Daraus können sich verschiedene Probleme ergeben: Mikroorganismen in der Raumstation können zum Beispiel eine Gefahr für die Technik an Bord darstellen, da sie Oberflächen und technisches Material angreifen können. Außerdem ist das Immunsystem der Astronauten im Weltraum reduziert, wodurch sie anfälliger für mikrobielle Infektionen sind. "Aus diesen Gründen muss das Mikrobiom an Bord eines Raumschiffs kontrollierten Bedingungen unterworfen sein", sagt Christine Moissl-Eichinger.

Im Rahmen des von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG geförderten Forschungsprojekts "Archaeal and bacterial extremophiles on board the International Space Station - ARBEX" wurden die Auswirkungen der Bedingungen der ISS auf die Diversität und Funktion der Mikroorganismen an Bord untersucht und mit dem "normalen" Mikrobiom von Gebäuden und Umgebungen auf der Erde verglichen. Im Rahmen dieses Projekts wurden im Jahr 2017 Proben auf der ISS genommen: Unter der Leitung des Teams von Christine Moissl-Eichinger nahm der US-Astronaut Jack Fischer Wischproben von verschiedenen Oberflächen auf der ISS. Das Columbus-Modul wurde ebenso beprobt wie die Schlafplätze der Astronauten und das sogenannte WHC (Waste and Hygiene Compartment) inklusive des Toilettenbereichs.

Die Wischproben von der ISS wurden mittels "Next Generation Sequencing" und kultivierungsbasierten Ansätzen akribisch analysiert. Das internationale Team (Österreich, Deutschland, Großbritannien, Russland, Niederlande) gibt nach sorgfältiger Analyse Entwarnung: "Das ISS-Mikrobiom unterscheidet sich nicht wesentlich vom Mikrobiom einer Innenraumumgebung auf der Erde und entspricht in Bezug auf Antibiotikaresistenzen und andere möglicherweise gesundheitsschädigende Eigenschaften in etwa einem klassischen Badezimmer-Mikrobiom, bestehend aus einer Mischung von Haut-, Darm- und Umweltmikroorganismen", fasst Christine Moissl-Eichinger zusammen. Obwohl das Mikrobiom innerhalb eines Raumschiffs keine offensichtliche "Gefahr" für den Menschen darstellt, müssen dennoch Qualitätsstandards und Monitoring für die bemannte Raumfahrt entwickelt werden, um die Stabilität des Kernmikrobioms zu gewährleisten und Epidemien oder technische Schwierigkeiten zu verhindern.