In recente jaren, de microbiota - de gemeenschap van bacteriën en andere micro-organismen die op en in het menselijk lichaam leven - heeft de aandacht getrokken van wetenschappers en het publiek, deels omdat het gemakkelijker is geworden om te studeren. Het is in verband gebracht met vele aspecten van de menselijke gezondheid.
Een multidisciplinair team van Memorial Sloan Kettering heeft voor het eerst aangetoond dat de darmflora direct de samenstelling van het menselijk immuunsysteem vormt.
specifiek, hun onderzoek toonde aan dat de concentratie van verschillende soorten immuuncellen in het bloed veranderde in relatie tot de aanwezigheid van verschillende bacteriestammen in de darm.
De resultaten van hun onderzoek, die meer dan tien jaar aan gegevens hebben gebruikt die zijn verzameld van meer dan 2, 000 patiënten, verschijnt op 25 november 2020, in Natuur .
"De wetenschappelijke gemeenschap had al het idee geaccepteerd dat de darmmicrobiota belangrijk was voor de gezondheid van het menselijk immuunsysteem, maar de gegevens die ze gebruikten om die veronderstelling te maken, kwamen uit dierstudies, " zegt systeembioloog Joao Xavier van het Sloan Kettering Institute, co-senior auteur van het artikel samen met zijn voormalige postdoc Jonas Schluter, die nu een assistent-professor is aan de NYU Langone Health. "Bij MSK, we hebben een opmerkelijke kans om te volgen hoe de samenstelling van de microbiota verandert bij mensen die worden behandeld voor bloedkanker, "Dr. Xavier voegt eraan toe.
De gegevens die in het onderzoek werden gebruikt, waren afkomstig van mensen die allogene stamcel- en beenmergtransplantaties (BMT's) kregen. Nadat sterke chemotherapie of bestralingstherapie is gebruikt om kankercellen te vernietigen, het bloedvormende systeem van de patiënt wordt vervangen door stamcellen van een donor.
Gedurende de eerste paar weken totdat de bloedcellen van de donor - inclusief de witte bloedcellen die het immuunsysteem vormen - zich hebben gevestigd, de patiënten zijn extreem kwetsbaar voor infecties. Om hen in deze tijd te beschermen, patiënten krijgen antibiotica.
Maar veel van deze antibiotica hebben de ongewenste bijwerking dat ze de gezonde microbiota vernietigen die in de darmen leeft, waardoor gevaarlijke stammen het overnemen. Wanneer het immuunsysteem van de patiënt is hersteld, de antibiotica worden stopgezet, en de darmmicrobiota begint langzaam terug te groeien.
"Het parallelle herstel van het immuunsysteem en de microbiota, die beide zijn beschadigd en vervolgens hersteld, geeft ons een unieke kans om de associaties tussen deze twee systemen te analyseren, " zegt Dr. Schluter.
Al meer dan tien jaar, leden van de BMT-dienst van MSK hebben tijdens het BMT-proces regelmatig bloed- en fecale monsters van patiënten verzameld en geanalyseerd. Het bacteriële DNA werd verwerkt door het personeel van MSK's Lucille Castori Center for Microbes, Ontsteking, en kanker, die een sleutelrol speelden bij het creëren van de enorme microbiota-dataset.
Onze studie toont aan dat we veel kunnen leren van ontlasting -- biologische monsters die letterlijk door het toilet zouden worden gespoeld. Het resultaat van het verzamelen ervan is dat we een unieke dataset hebben met duizenden datapunten die we kunnen gebruiken om vragen te stellen over de dynamiek van deze relatie ."
Joao Xavier, Studie co-senior auteur en systeembioloog, Sloan Kettering Instituut
Deze bredere inspanning werd geleid door Marcel van den Brink, Afdelingshoofd Hematologische Maligniteiten, en een team van specialisten op het gebied van infectieziekten, BMT-dokters, en wetenschappers. "Voor een behoorlijk aantal patiënten we verzamelden dagelijkse monsters zodat we echt konden zien wat er van dag tot dag gebeurde, Dr. van den Brink zegt. "De veranderingen in de microbiota zijn snel en dramatisch, en er is bijna geen andere omgeving waarin je ze zou kunnen zien."
Eerder onderzoek met behulp van monsters die uit dit werk zijn verzameld, heeft gekeken naar hoe de darmflora de gezondheid van patiënten beïnvloedt tijdens het BMT-proces.
Een in februari 2020 gepubliceerde studie meldde dat het hebben van een grotere diversiteit aan soorten in de darmmicrobiota geassocieerd is met een lager risico op overlijden na een BMT.
Het ontdekte ook dat het hebben van een lagere diversiteit aan microbiota vóór transplantatie resulteerde in een hogere incidentie van graft-versus-host-ziekte, een mogelijk fatale complicatie waarbij de immuuncellen van de donor gezond weefsel aanvallen.
De databank die het MSK-team heeft gemaakt, bevat details over de soorten microben die op verschillende tijdstippen in de ingewanden van de patiënten leven. Het rekenteam, waaronder drs. Schluter en Xavier, gebruikte vervolgens machine learning-algoritmen om elektronische medische dossiers te ontginnen voor zinvolle gegevens.
De gegevens uit de gezondheidsdossiers omvatten de soorten immuuncellen die in het bloed aanwezig zijn, informatie over de medicijnen die patiënten kregen, en de bijwerkingen die patiënten ondervonden. "Dit onderzoek zou uiteindelijk manieren kunnen suggereren om BMT's veiliger te maken door de microbiota nauwkeuriger te reguleren, " zegt dr. van den Brink.
Het analyseren van zoveel gegevens was een enorme onderneming. Dr. Schluter, die destijds een postdoctoraal onderzoeker was in het laboratorium van Dr. Xavier, hiervoor nieuwe statistische technieken ontwikkeld.
"Omdat experimenten met mensen vaak onmogelijk zijn, we blijven achter met wat we kunnen waarnemen, Dr. Schluter zegt. "Maar omdat we zoveel gegevens hebben verzameld over een periode waarin zowel het immuunsysteem van patiënten als het microbioom drastisch veranderen, we kunnen patronen gaan zien. Dit geeft ons een goede start om de krachten te begrijpen die de microbiota uitoefent op de wederopbouw van het immuunsysteem."
"Het doel van deze studie was niet om te zeggen of bepaalde soorten microben 'goed' of 'slecht' zijn voor het immuunsysteem, " Dr. Xavier legt uit, eraan toevoegend dat dit een focus zal zijn van toekomstig onderzoek. "Het is een gecompliceerde relatie. De subtypes van immuuncellen die we zouden willen vergroten of verkleinen, variëren van dag tot dag, afhankelijk van wat er verder in het lichaam gebeurt. Wat belangrijk is, is dat we nu een manier hebben om dit complexe ecosysteem te bestuderen."
De onderzoekers zeggen dat ze ook van plan zijn hun gegevens toe te passen op het bestuderen van het immuunsysteem bij patiënten die andere kankerbehandelingen krijgen.
Leverfunctie kan belangrijk zijn bij het risico op de ziekte van Alzheimer
Darmmicrobioom en IBD - het verband misschien in het dieet zegt studie
Menselijke coronavirussen hebben organische materialen nodig om efficiënt tussen oppervlakken te kunnen worden overgedragen
Chronische hoest kan worden verlicht met nieuw medicijn
Is C-sectie goed voor de gezondheid van kinderen?
Migratie beïnvloedt de darmflora, wat op zijn beurt de gezondheid beïnvloedt, vinden onderzoekers
Waarom u natuurlijke bronnen van vezels in uw dieet zou moeten opnemen
De belangstelling voor koolhydraatarme diëten zoals het ketogeen dieet of Atkins is de laatste jaren gegroeid. Echter, zoals slechte vetten en goede vetten, koolhydraten kunnen ook worden onderverdeel
Omgaan met coeliakie
Coeliakie is een immuunreactie op het eten van gluten. Gluten is een eiwit dat voorkomt in tarwe, Rogge, gerst, en triticale. De meeste mensen denken aan gluten bij pasta, brood, pizza korst, en derge
Microbioom kan helpen bij het identificeren van pre-kankerrisico bij vrouwen met HPV
Een nieuwe studie gepubliceerd in het open-access tijdschrift PLOS-pathogenen in maart 2020 meldt het mogelijke gebruik van de bacterie Gardnerella gevonden in de baarmoederhals en vagina van vrou