Die Darmmikrobiota prägt direkt die Zusammensetzung des menschlichen Immunsystems,

zeigt Studie MSK-Forscher haben eine wichtige Erkenntnis über die Beziehung zwischen der Mikrobiota und dem Immunsystem gefunden:zeigen erstmals, dass sich die Konzentration verschiedener Immunzellen im Blut in Abhängigkeit vom Vorhandensein verschiedener Bakterienstämme im Darm verändert.

In den vergangenen Jahren, die Mikrobiota – die Gemeinschaft von Bakterien und anderen Mikroorganismen, die auf und im menschlichen Körper leben – hat die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern und der Öffentlichkeit auf sich gezogen, zum Teil, weil es einfacher geworden ist, zu studieren. Es wurde mit vielen Aspekten der menschlichen Gesundheit in Verbindung gebracht.

Ein multidisziplinäres Team von Memorial Sloan Kettering hat zum ersten Mal gezeigt, dass die Darmmikrobiota die Zusammensetzung des menschlichen Immunsystems direkt prägt.

Speziell, Ihre Forschung zeigte, dass sich die Konzentration verschiedener Arten von Immunzellen im Blut in Abhängigkeit von der Anwesenheit verschiedener Bakterienstämme im Darm änderte.

Die Ergebnisse ihrer Studie, die mehr als zehn Jahre Daten verwendet, die von mehr als 2 gesammelt wurden, 000 Patienten, erscheint am 25.11. 2020, in Natur .

„Die wissenschaftliche Gemeinschaft hatte bereits die Idee akzeptiert, dass die Darmmikrobiota wichtig für die Gesundheit des menschlichen Immunsystems ist. aber die Daten, die sie für diese Annahme verwendeten, stammten aus Tierstudien, " sagt der Systembiologe des Sloan Kettering Institute, Joao Xavier, Co-Senior-Autor des Papers zusammen mit seinem ehemaligen Postdoc Jonas Schlüter, der jetzt Assistenzprofessor an der NYU Langone Health ist. "Bei MSK, Wir haben eine bemerkenswerte Gelegenheit zu verfolgen, wie sich die Zusammensetzung der Mikrobiota bei Menschen ändert, die wegen Blutkrebs behandelt werden, " fügt Dr. Xavier hinzu.

Ein einzigartiges System zur Untersuchung von Veränderungen im Körper

Die in der Studie verwendeten Daten stammten von Personen, die allogene Stammzell- und Knochenmarktransplantationen (KMTs) erhielten. Nachdem eine starke Chemotherapie oder Strahlentherapie verwendet wird, um krebsartige Blutzellen zu zerstören, das blutbildende System des Patienten wird durch Stammzellen eines Spenders ersetzt.

In den ersten Wochen, bis sich die Blutkörperchen des Spenders – einschließlich der weißen Blutkörperchen, aus denen das Immunsystem besteht – etabliert haben, die Patienten sind extrem anfällig für Infektionen. Um sie in dieser Zeit zu schützen, Patienten erhalten Antibiotika.

Viele dieser Antibiotika haben jedoch die unerwünschte Nebenwirkung, dass sie gesunde Mikrobiota zerstören, die im Darm leben. gefährliche Belastungen übernehmen zu lassen. Wenn das Immunsystem des Patienten wiederhergestellt ist, die Antibiotika werden abgesetzt, und die Darmmikrobiota beginnt langsam nachzuwachsen.

"Die parallele Erholung des Immunsystems und der Mikrobiota, beide sind beschädigt und dann restauriert, gibt uns die einmalige Gelegenheit, die Zusammenhänge zwischen diesen beiden Systemen zu analysieren, " sagt Dr. Schlüter.

Ein jahrelanges Bemühen, Antworten zu finden

Seit mehr als zehn Jahren, Mitglieder des BMT-Dienstes von MSK haben während des gesamten BMT-Prozesses regelmäßig Blut- und Stuhlproben von Patienten gesammelt und analysiert. Die bakterielle DNA wurde von den Mitarbeitern des Lucille Castori Center for Microben von MSK verarbeitet. Entzündung, und Krebs, die eine Schlüsselrolle bei der Erstellung des massiven Mikrobiota-Datensatzes spielte.

Unsere Studie zeigt, dass wir vom Stuhl viel lernen können – biologische Proben, die buchstäblich die Toilette hinuntergespült würden. Das Ergebnis ihrer Sammlung ist, dass wir einen einzigartigen Datensatz mit Tausenden von Datenpunkten haben, mit dem wir Fragen zur Dynamik dieser Beziehung stellen können ."

Joao Xavier, Co-Senior-Autor und Systembiologe der Studie, Sloan-Kettering-Institut

Diese umfassendere Anstrengung wurde von Marcel van den Brink geleitet, Leiter der Abteilung für Hämatologische Malignome, und ein Team von Spezialisten für Infektionskrankheiten, BMT-Ärzte, und Wissenschaftler. „Für eine ganze Reihe von Patienten Wir sammelten täglich Proben, damit wir wirklich sehen konnten, was Tag für Tag passierte. " sagt Dr. van den Brink. "Die Veränderungen in der Mikrobiota sind schnell und dramatisch, und es gibt fast keine andere Umgebung, in der Sie sie sehen könnten."

Frühere Forschungen mit Proben aus dieser Arbeit haben untersucht, wie sich die Darmmikrobiota während des BMT-Prozesses auf die Gesundheit der Patienten auswirkt.

Eine im Februar 2020 veröffentlichte Studie berichtete, dass eine größere Artenvielfalt in der Darmmikrobiota mit einem geringeren Sterberisiko nach einer KMT verbunden ist.

Es stellte sich auch heraus, dass eine geringere Diversität der Mikrobiota vor der Transplantation zu einer höheren Inzidenz der Graft-versus-Host-Krankheit führte. eine potenziell tödliche Komplikation, bei der die Immunzellen des Spenders gesundes Gewebe angreifen.

Neue Hinweise auf eine komplizierte Beziehung

Die vom MSK-Team erstellte Datenbank enthält Details zu den Arten von Mikroben, die zu verschiedenen Zeiten im Darm der Patienten leben. Das Rechenteam, einschließlich Dr. Schlüter und Xavier, verwendete dann maschinelle Lernalgorithmen, um elektronische Gesundheitsakten nach aussagekräftigen Daten zu durchsuchen.

Die Daten aus den Gesundheitsakten umfassten die im Blut vorhandenen Arten von Immunzellen, Informationen über die Medikamente, die den Patienten verabreicht wurden, und die Nebenwirkungen, die Patienten erfahren haben. „Diese Forschung könnte schließlich Wege aufzeigen, BMTs sicherer zu machen, indem die Mikrobiota stärker reguliert wird. " sagt Dr. van den Brink.

Die Analyse so vieler Daten war ein riesiges Unterfangen. Dr. Schlüter, der zu dieser Zeit Postdoc in Dr. Xaviers Labor war, dafür neue statistische Verfahren entwickelt.

"Weil Experimente mit Menschen oft unmöglich sind, uns bleibt das, was wir beobachten können, " sagt Dr. Schlüter. "Aber weil wir so viele Daten über einen Zeitraum gesammelt haben, in dem sich sowohl das Immunsystem der Patienten als auch das Mikrobiom dramatisch verändern, wir können anfangen, Muster zu sehen. Dies gibt uns einen guten Ausgangspunkt, um die Kräfte zu verstehen, die die Mikrobiota auf den Wiederaufbau des Immunsystems ausübt."

„Der Zweck dieser Studie war nicht zu sagen, ob bestimmte Arten von Mikroben ‚gut‘ oder ‚schlecht‘ für das Immunsystem sind. " Dr. Xavier erklärt, und fügte hinzu, dass dies ein Schwerpunkt der zukünftigen Forschung sein wird. „Es ist eine komplizierte Beziehung. Die Subtypen von Immunzellen, die wir erhöhen oder verringern möchten, variieren von Tag zu Tag. je nachdem was sonst noch im körper vor sich geht. Wichtig ist, dass wir jetzt eine Möglichkeit haben, dieses komplexe Ökosystem zu untersuchen."

Die Forscher planen, ihre Daten auch zur Untersuchung des Immunsystems bei Patienten einzusetzen, die andere Krebsbehandlungen erhalten.

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