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Die mysteriöse Funktion des Mikrobioms enträtseln
Welche Funktion spielt Ihr Mikrobiom für Ihre Gesundheit? Die Antwort ist immer noch ein Rätsel, aber neue wissenschaftliche Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sie Auswirkungen auf die Behandlung vieler chronischer Krankheiten haben könnte. Eine neue Klasse von Mikrobiom-Medikamenten, die sich in der Entwicklung befinden, könnte schließlich gegen eine Reihe schwer zu behandelnder Erkrankungen wirksam sein, darunter gastrointestinale, metabolische, immunologische und sogar neurologische Probleme.
Das Mikrobiom ist ein komplexes Ökosystem von Mikroben, die in und zwischen Ihren Körperzellen leben. Es besteht aus verschiedenen Gemeinschaften, je nachdem, wo sie im Körper leben. Die Mikrobengemeinschaft in Ihrem Mund ist beispielsweise anders zusammengesetzt als die in Ihrem Darm. Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms – zum Beispiel wenn pathogene Stämme eindringen und gute verdrängen – wurden mit vielen Krankheiten in Verbindung gebracht.
Die meisten der anfänglich in der Entwicklung befindlichen Medikamente zielen auf das Darmmikrobiom ab, was auf eine Kombination seiner Bedeutung für Schlüsselkrankheiten und die einfache Probenahme zurückzuführen ist, sagt er Peter Dilaura , CEO von Second Genome mit Sitz in San Francisco. Gewebebiopsien, die während der Darmspiegelung entnommen werden, und Stuhlproben sind reichhaltige Informationsquellen über die Unterschiede zwischen den Mikrobiomen gesunder und kranker Menschen.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines probiotischen oder guten Darmbakteriums namens Bifidobacterium brevis .
Einige Unternehmen, geführt von Seres Therapeutika , entwickeln und testen Medikamente aus Mikroben . Die Idee ist, dass das Hinzufügen sorgfältig ausgewählter Mikrobenarten und -stämme die gesunde Ökologie des Darmmikrobioms wiederherstellen kann, ähnlich wie man glaubt, dass Stuhltransplantationen funktionieren.
Aber DiLaura sagt, es sei noch nicht klar, ob die Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms, die mit der Krankheit korrelieren, diese Krankheit antreiben oder die Auswirkung davon sind. Deshalb konzentriere sich Second Genome nicht nur auf die Zusammensetzung des Mikrobioms bei Gesunden und Kranken, sondern auch auf seine Funktion, sagt er. Das erste Medikament, das sich in den USA in klinischen Phase-I-Studien befindet, ist für entzündliche Darmerkrankungen bestimmt, eine manchmal lebensbedrohliche Erkrankung, die durch eine Entzündung der Darmschleimhaut oder anderer Teile des Magen-Darm-Trakts gekennzeichnet ist.
Um die Funktion des Mikrobioms besser zu verstehen, untersuchen die Wissenschaftler des Unternehmens den Dialog zwischen den Mikroben und ihrem menschlichen Wirt. Bei einigen chronischen Erkrankungen wie entzündlichen Darmerkrankungen gibt es eine Art Kreuzgespräch zwischen dem Mikrobiom und dem Wirt, das fortbesteht, sagt DiLaura. Second Genome zielt darauf ab, dieses Übersprechen zu entwirren.
Insbesondere schauen wir uns die Dinge an, die die Bakterien absondern – die Proteine, Peptide und Metaboliten, die die Bakterien produzieren, sagt DiLaura. Durch die Sequenzierung der genomischen Informationen aus der Bakteriengemeinschaft in Gewebebiopsien von kranken und gesunden Menschen können die Wissenschaftler des Unternehmens die Bestandteile des Dialogs zwischen Mikrobiom und Wirt bestimmen und ihnen dabei helfen, Hypothesen über das Geschehen bei Krankheiten aufzustellen, sagt er. Sie verwenden Techniken wie maschinelles Lernen, um Terabytes an Sequenzierungsdaten zu analysieren und Moleküle zu identifizieren, die therapeutisch sein könnten, und diese Kandidatenmoleküle dann im Labor zu bewerten.
Das erste Medikament von Second Genome verhindert, dass ein spezifisches Molekül an einen Rezeptor auf der Oberfläche von Zellen bindet, die den Darm auskleiden. Die Hypothese ist, dass es die Entzündung blockiert, die zu entzündlichen Darmerkrankungen führt.
Eine zentrale Herausforderung, um die funktionellen Unterschiede zwischen den Mikrobiomen von entzündetem und gesundem Gewebe zu erfassen, sei es, das Zusammenspiel der relevanten Bakterien zu entschlüsseln, sagt Dr Marcus Klaesson , ein Mikrobiologe an der APC Microbiome Institute In Irland. Wie interagieren die verschiedenen Stämme und wie unterscheidet sich das bei gesunden Menschen von denen mit entzündlichen Darmerkrankungen? Es ist viel einfacher, die Genomsequenzierung zu verwenden, um aufzuklären, welche Stämme in der Gemeinschaft vorhanden sind, als die kollektive Funktion der Gemeinschaft zu untersuchen, sagt Claesson, der sich mitten in einer laufenden Forschungskooperation mit Second Genome befindet.
Second Genome verfolgt auch mikrobiombasierte Therapien für Diabetes, was einen Entdeckungsprozess erfordert, der dem für entzündliche Darmerkrankungen ähnelt, sagt DiLaura. Wie unterscheidet sich die Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms bei Menschen mit Diabetes? Laut DiLaura könnten zukünftige Mikrobiom-Medikamente gegen Atemwegserkrankungen und sogar Erkrankungen des zentralen Nervensystems eingesetzt werden.
Viele Faktoren gehen in diese Störungen ein. Aber das Mikrobiom spielt eindeutig eine Rolle, und wir müssen zu einem besseren mechanistischen Verständnis darüber gelangen, wie das Mikrobiom und der Wirt zusammenarbeiten, sagt DiLaura.