Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Chronische Darmentzündung:
Stoffwechsel von Darmbakterien hilft Behandlungserfolg vorherzusagen
Mitglieder des Exzellenzclusters „Precision Medicine in Chronic
Inflammation“ (PMI) haben einen neuen Ansatz für eine personalisierte
Medizin bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) gefunden.
Sie
konnten zeigen, dass CED-Patientinnen und -Patienten, bei denen eine
Biologika-Therapie die Symptome erfolgreich bekämpft, einen anderen
Stoffaustausch im Darmmikrobiom aufweisen als Patientinnen und
Patienten, bei denen die Therapie nicht erfolgreich ist.
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Menschen mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED), wie
Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, leiden unter chronischem Durchfall,
Fieber und Schmerzen, sowie psychischen Belastungen.
In Deutschland sind
rund 320.000 Menschen betroffen.
- Bei CED führt eine gestörte
Immunantwort zu einer chronischen Entzündung des Magen-Darm-Trakts, die
in Schüben immer wieder aufflammt.
Eine etablierte Therapie bei CED ist die Behandlung mit Antikörpern, die
sich an spezifische Botenstoffe des Immunsystems binden und so deren
Funktion blockieren.
Die Entzündung wird dadurch gebremst, die Krankheit
zwar nicht geheilt, aber kontrolliert.
Allerdings schlagen diese
Medikamente, die zur Gruppe der Biologika zählen, nicht bei allen
Patientinnen und Patienten an. Bei einigen bleiben die Symptome
bestehen. Eine bessere Vorhersage darüber, wer von dem Medikament
profitiert und wer nicht, wäre für Behandelnde und Betroffene
gleichermaßen ein großer Fortschritt.
Diesem Ziel sind nun Mitglieder des Exzellenzclusters „Precision
Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI) in einer Studie deutlich
nähergekommen, die in der renommierten Fachzeitschrift
„Gastroenterology“ veröffentlicht wurde. Die Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler aus Grundlagenforschung und Klinik von der Medizinischen
Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des
Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Kiel, wollten
untersuchen,
ob die Therapie mit Biologika das Darmmikrobiom, also die
Gesamtheit aller im Darm lebenden Mikroorganismen, bei CED-Patientinnen
und -Patienten beeinflusst und ob sich daraus Informationen über die
Erfolgsaussichten der Therapie gewinnen lassen.
Biologikum verändert Darmmikrobiom
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Schon in früheren Studien konnte gezeigt werden, dass die Diversität des
Darmmikrobioms bei CED-Patientinnen und Patienten im Vergleich zu
gesunden Menschen geringer ist.
Die Kieler Forschenden konnten in ihrer
Studie nun zeigen, dass eine Biologika-Therapie tatsächlich die
Diversität bei CED-Patientinnen und Patienten in Richtung des Mikrobioms
gesunder Menschen verändert.
„Allerdings konnten wir, anders als
gehofft, anhand dieser Veränderung keine Rückschlüsse auf das
Therapieansprechen der Patientin oder des Patienten ziehen“, berichtet
der Erstautor der Studie, Dr. Konrad Aden, Wissenschaftler am Institut
für klinische Molekularbiologie der CAU und Facharzt für Innere Medizin
am UKSH.
„Das liegt wahrscheinlich daran, dass mit derzeitigen Analysemethoden
der Mikrobiomdaten danach gefragt wird, welche Bakterien vorhanden sind
und nicht, was diese Bakterien machen, zum Beispiel welche Stoffe sie
produzieren“, erläutert Professor Philip Rosenstiel, Direktor des
Instituts für klinische Molekularbiologie (IKMB) der CAU und Leiter des
für die Sequenzieranalysen verantwortlichen Centers for Comprehensive
Genome Analysis (CCGA).
Es kommt darauf an, was die Darmbakterien machen
Um also ein tieferes Verständnis über die Funktion des Mikrobioms unter
Biologika-Therapie bei CED-Patientinnen und Patienten zu gewinnen, wurde
deshalb ein systembiologischer Ansatz verfolgt. „Wir haben am Computer
den Nährstoffaustausch von Bakterien untereinander simuliert und darauf
basierend berechnet,
welche Stoffwechselendprodukte durch das Mikrobiom
im Darm produziert werden“, erläutert Professor Christoph Kaleta, Leiter
der Arbeitsgruppe Medizinische Systembiologie an der CAU.
Interessanterweise zeigte sich hierbei, dass Patientinnen und Patienten,
bei denen die Biologika-Therapie die Symptome erfolgreich bekämpft,
schon vor Therapiebeginn einen völlig anderen Stoffaustausch im
Mikrobiom aufweisen als Patientinnen und Patienten, bei denen die
Therapie nicht wirkt.
- So produzieren die Darmbakterien bei den
Betroffenen, die später auf die Therapie ansprechen, unter anderem mehr
kurzkettige Fettsäuren, welche eine bekannte schützende Wirkung auf
Darmzellen ausüben.
„Unsere Daten weisen darauf hin, dass ein genaueres Verständnis über den
Stoffaustausch von Bakterien uns helfen kann zu verstehen, welche
Prozesse im Mikrobiom bei CED-Patientinnen und Patienten wirklich
gestört sind. In Zukunft könnten gezielte Nahrungsmittelinterventionen
helfen genau diese Defizite auszugleichen“, erklärt Rosenstiel, der die
Studie am IKMB koordiniert hat.
„Das ist ein wichtiger Schritt in Richtung
Präzisionsmedizin für
chronisch entzündliche Darmerkrankungen. Wir hoffen auf dieser Grundlage
in Zukunft frühzeitiger und präziser erkennen zu können, ob die
einzelne Patientin oder der einzelne Patient von einer
Biologika-Therapie profitieren wird oder nicht“, sagt Professor Stefan
Schreiber, Sprecher des Exzellenzclusters PMI, Direktor der Klinik für
Innere Medizin I am UKSH, Campus Kiel und Direktor des Instituts für
Klinische Molekularbiologie an der CAU. Den Patientinnen und Patienten,
denen das Biologikum nicht helfen wird, könnte das viel Aufwand und
mögliche Nebenwirkungen ersparen.
Über den Cluster:
Der Exzellenzcluster „Präzisionsmedizin für chronische
Entzündungserkrankungen/Precision Medicine in Chronic Inflammation“
(PMI) wird von 2019 bis 2025 durch die Exzellenzstrategie des Bundes und
der Länder gefördert (ExStra). Er folgt auf den Cluster
Entzündungsforschung „Inflammation at Interfaces“, der bereits in zwei
Förderperioden der Exzellenzinitiative (2007-2018) erfolgreich war.
An
dem neuen Verbund sind rund 300 Mitglieder in acht Trägereinrichtungen
an vier Standorten beteiligt: Kiel (Christian-Albrechts-Universität zu
Kiel, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Muthesius
Kunsthochschule, Institut für Weltwirtschaft und Leibniz-Institut für
die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik), Lübeck
(Universität zu Lübeck, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein), Plön
(Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie) und Borstel
(Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum).
Ziel ist es, die vielfältigen Forschungsansätze zu chronisch
entzündlichen Erkrankungen von Barriereorganen in ihrer
Interdisziplinarität verstärkt in die Krankenversorgung zu übertragen
und die Erfüllung bisher unbefriedigter Bedürfnisse von Erkrankten
voranzutreiben.
Drei Punkte sind im Zusammenhang mit einer erfolgreichen
Behandlung wichtig und stehen daher im Zentrum der Forschung von PMI:
die Früherkennung von chronisch entzündlichen Krankheiten, die
Vorhersage von Krankheitsverlauf und Komplikationen und die Vorhersage
des individuellen Therapieansprechens.
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Exzellenzcluster Präzisionsmedizin für chronische Entzündungserkrankungen
Wissenschaftliche Geschäftsstelle, Leitung: Dr. habil. Susanne Holstein
Postanschrift: Christian-Albrechts-Platz 4, D-24118 Kiel
Kontakt: Sonja Petermann
Telefon: (0431) 880-4850, Telefax: (0431) 880-4894
E-Mail: spetermann@uv.uni-kiel.de
Twitter: PMI @medinflame
Internet:
https://precisionmedicine.de/
Dr. Konrad Aden
Klinik für Innere Medizin I, UKSH Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie, CAU Kiel
Tel.: 0431/500 15167
k.aden@ikmb.uni-kiel.de
Prof. Dr. Christoph Kaleta
Institut für Experimentelle Medizin, CAU Kiel
Tel.: 0431/500 30340
c.kaleta@iem.uni-kiel.de
Prof. Dr. Stefan Schreiber
Klinik für Innere Medizin I, UKSH
Instituts für Klinische Molekularbiologie, CAU Kiel
Tel.: (0431) 500 15101
E-Mail: s.schreiber@mucosa.de
Prof. Dr. Philip Rosenstiel
Institut für Klinische Molekularbiologie, CAU Kiel
Tel.: 0431/500 15111
p.rosenstiel@mucosa.de
Originalpublikation:
Konrad Aden, Ateequr Rehman,
Silvio Waschina, Wei-Hung Pan, Alesia Walker, Marianna Lucio, Alejandro
Mena Nunez, Richa Bharti, Johannes Zimmerman, Johannes Bethge, Berenice
Schulte, Dominik Schulte, Andre Franke, Susanna Nikolaus, Johann Oltmann
Schroeder, Doris Vandeputte, Jeroen Raes, Silke Szymczak, Georg H.
Waetzig, Rainald Zeuner, Philippe Schmitt-Kopplin, Christoph Kaleta,
Stefan Schreiber, and Philip Rosenstiel: Metabolic Functions of Gut
Microbes Associate With Efficacy of Tumor Necrosis Factor Antagonists in
Patients with Inflammatory Bowel Diseases, Gastroenterology, in press,
available online 18 July 2019.
https://doi.org/10.1053/j.gastro.2019.07.025