Jeremy Nicholsons Darminstinkt: Erforschung Von Darmbakterien
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Video: Übersatte Bakterien: Wenn Darmbakterien aus dem Gleichgewicht geraten | Gut zu wissen | BR 2022, Dezember
Anonim

Jeremy Nicholson hat herausgefunden, dass der Körper und seine Darmflora Chemikalien mit versteckten Gesundheitsinformationen produzieren. Eines Tages kann die Behandlung von Krankheiten die Behandlung dieser Bakterien bedeuten.

Jeremy Nicholsons Darminstinkt: Erforschung von Darmbakterien
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Anmerkung des Herausgebers: Die ausführlichen Fragen und Antworten mit Jeremy Nicholson, die im Juli-Magazin erwähnt wurden, finden Sie hier.

Jeremy Nicholson versuchte nur gründlich zu sein. Es war 1981, und der junge Biochemiker verwendete eine Technik namens Kernspinresonanzspektroskopie, mit der Chemikalien anhand der magnetischen Eigenschaften von Atomkernen identifiziert werden können. Insbesondere wollte Nicholson untersuchen, wie rote Blutkörperchen Cadmium absorbieren, ein Metall, das Krebs verursacht. Als er erkannte, dass er die besten Ergebnisse erzielen würde, wenn er die natürliche Umgebung der Zellen nachahmen könnte, fügte er den Zellen ein paar Tropfen Blut hinzu und führte den Test durch.

"Plötzlich gab es eine Vielzahl von Signalen, die wir vorher noch nicht gesehen hatten - es kamen diese erstaunlichen Spektren heraus", erinnert sich Nicholson. Eine Blut- oder Urinprobe enthält Tausende von Metaboliten-Signaturen aller chemischen Reaktionen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Körper auftreten. Wenn er einen Weg finden könnte, diese chemischen Signaturen und ihre Bedeutung zu identifizieren, könnte er nicht nur verschiedene Krankheiten - basierend auf fehlgeschlagenen chemischen Reaktionen - besser verstehen, sondern auch Frühwarnzeichen und mögliche Interventionen identifizieren. Diese Art von Wissenschaft, entschied er, war seine Art von Wissenschaft.

Heute ist der 51-jährige Nicholson einer der weltweit führenden Experten für das sogenannte Metabolom, die Sammlung von Chemikalien, die vom menschlichen Stoffwechsel produziert werden. Während das Genom detaillierte Informationen über das Erbgut einer Person liefert, ist das Metabolom nur wenige Schritte entfernt - es zeigt, wie Gene mit der Umwelt interagieren, und liefert eine vollständige Momentaufnahme der körperlichen Gesundheit einer Person. "Das Genom ist wirklich wie ein Telefonverzeichnis ohne Namen oder Adressen. Auf einer sehr einfachen Ebene hat es viele Zahlen", erklärt Nicholson, der jetzt die Abteilung für biomolekulare Medizin am Imperial College London leitet. Das Metabolom „hilft, Genominformationen einen Wert zu verleihen und sie ins rechte Licht zu rücken.“

Aber zuerst muss es entschlüsselt werden, und das ist keine leichte Aufgabe. Die Arbeit erfordert die Analyse von Blut, Urin, Atem und Kot in großen Populationen. Um beispielsweise mögliche chemische Signaturen oder Biomarker für Bluthochdruck zu finden, analysierten Nicholson und seine Kollegen den Urin von 4 630 Personen aus Großbritannien, den USA und Asien und verglichen die Harnstoffwechselprodukte mit Blutdruckdaten, um festzustellen, ob sie vorhanden sind Es bestehen konsistente metabolische Unterschiede zwischen Personen mit und ohne Bluthochdruck.

Es ist so, als würde man Wissenschaft rückwärts machen: Anstatt Hypothesen aufzustellen und dann Experimente zu entwickeln, um sie zu testen, führt er zuerst Experimente durch und versucht später, seine Ergebnisse zu entschlüsseln. Er muss die Palette der Chemikalien durchsehen, die von den Genen der Menschen produziert werden, die Lebensmittel, die sie essen, die Medikamente, die Krankheiten, an denen sie leiden, und die Darmbakterien, die sie beherbergen.

Insbesondere diese Bakterien sind zu Nicholsons Hauptaugenmerk geworden. Sie beeinflussen, wie unser Körper Lebensmittel und Drogen abbaut, und erklären möglicherweise, warum Lebensmittel Menschen unterschiedlich beeinflussen. Zum Beispiel können manche Menschen keinen Nutzen aus einer der Komponenten von Soja ziehen, weil ihnen die Darmmikroben fehlen, die für die Verarbeitung erforderlich sind. Obwohl es schwierig sein kann zu entschlüsseln, welche Metaboliten direkt von unseren Darmmikroben stammen, ist es in einigen Fällen einfach - es handelt sich um Chemikalien, die nicht von Zellen produziert oder in Lebensmitteln aufgenommen werden.

Nicholson konzentriert sich auf diese Chemikalien, sowohl weil wenig über sie bekannt ist als auch weil sie von hoher Relevanz zu sein scheinen: Neuere Forschungen legen nahe, dass Darmmikroben eine entscheidende Rolle für die menschliche Gesundheit und Krankheit spielen. Sie helfen uns, Nährstoffe aufzunehmen und Viren und „schlechte“Bakterien abzuwehren. Eine Störung der Darmkolonien, beispielsweise mit einer Antibiotikakur, führt häufig zu einer Verdauungskrankheit. Tatsächlich sagt Nicholson: "Fast jede Art von Krankheit hat irgendwo eine Darmwanzenverbindung."

Der vielleicht bekannteste krankheitsverursachende Darmorganismus ist das Bakterium Helicobacter pylori, das Magengeschwüre auslösen kann. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler Fettleibigkeit mit der relativen Häufigkeit von zwei dominanten Darmbakterien-Phyla in Verbindung gebracht und festgestellt, dass dysfunktionelle Darmbakterien mit nichtalkoholischen Fettlebererkrankungen, entzündlichen Darmerkrankungen und einigen Arten von Krebs assoziiert sind. Nicholson spekuliert sogar, dass die Organismen bei neurologischen Störungen wie Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, Tourette-Syndrom und Autismus eine Rolle spielen könnten. "Wir haben jetzt einige Beweise, die zeigen, dass man, wenn man mit den Darmmikroben herumspielt, hauptsächlich mit der Gehirnchemie herumspielt", bemerkt Nicholson. Derzeit arbeitet er mit Mikrobiologen zusammen, um Metaboliten mit bestimmten Bakterien abzugleichen. Es wird angenommen, dass sich zu einem bestimmten Zeitpunkt 1.000 Arten und mehr als 10 Billionen Bakterienzellen in uns befinden.

Dieser Identifikationsprozess ist erst seit kurzem möglich. Obwohl Wissenschaftler seit vielen Jahren in der Lage sind, Darmbakterien aus Stuhlproben zu extrahieren, war es nahezu unmöglich, die Proben danach zu kultivieren, da sie nur in stark sauren, sauerstofffreien Umgebungen überleben. Dank neuer DNA-Sequenzierungstechnologien können Wissenschaftler Darmbakterien jetzt relativ einfach identifizieren, und das Interesse daran wächst: Die National Institutes of Health haben im vergangenen Dezember ihr Human Microbiome Project mit dem Ziel gestartet, die menschliche Darmflora vollständig zu charakterisieren.

Sobald die Forscher Metaboliten mit der Gesundheit in Beziehung setzen können, könnte es eines Tages möglich sein, laut Nicholson Urinstifte herzustellen, die denen ähneln, die in Schwangerschaftstests verwendet werden, um regelmäßig die Fitness unserer Darmflora zu überprüfen. Einige Unternehmen haben bereits mit dem Verkauf von Lebensmitteln begonnen, um diese Populationen im Einklang mit lebenden nützlichen Bakterien (Probiotika) oder Verbindungen, die das Wachstum dieser Arten fördern (Präbiotika), oder Kombinationen aus beiden (Synbiotika) zu halten. Leider fallen diese Medikamente normalerweise in die Kategorie „funktionelle Lebensmittel“, was bedeutet, dass sie in klinischen Studien selten getestet werden. Eine Ausnahme bildet VSL # 3, eine Kombination von acht Bakterienarten, die von VSL Pharmaceuticals aus Gaithersburg, MD, in Paketform verkauft werden. In doppelblinden, placebokontrollierten Studien behandelten die Kolonien wirksam Colitis ulcerosa und Reizdarmsyndrom.

Nicholson behauptet, dass es viele Möglichkeiten für auf Insekten basierende Medikamente gibt, und es besteht ein starker Bedarf daran. Laut einer von Wissenschaftlern des Pharmariesen Pfizer veröffentlichten Studie bietet das menschliche Genom nur etwa 3.000 potenzielle Wirkstofftargets, da nur eine Untergruppe von Genen Proteine ​​produziert, die von arzneimittelähnlichen Molekülen gebunden und modifiziert werden können. "Es gibt jedoch 100-mal so viele Gene im mikrobiellen Pool", sagt Nicholson, der regelmäßig mit Pharmaunternehmen zusammenarbeitet, um besser zu klären, wie Menschen Medikamente metabolisieren. Er ist "einer der wenigen Akademiker, die ich getroffen habe und die sich für die Pharmaindustrie wegen ihrer Probleme und nicht nur wegen ihres Geldes interessieren", kommentiert Ian Wilson, ein Wissenschaftler, der in England für das Pharmaunternehmen AstraZeneca arbeitet. Wilson fügt hinzu, dass Nicholson immer voller möglicher Lösungen ist und bezeichnet ihn als "eine sprudelnde Masse von Ideen".

Da Gene nur begrenzte Informationen über das Krankheitsrisiko einer Person liefern, träumt Nicholson von einer Zeit, in der Ärzte das Metabolom individuell versorgen können. Einfache Blut- oder Urintests würden das Risiko für Krebs oder Herzerkrankungen früh genug erkennen, um mit der vorbeugenden Therapie zu beginnen. Medikamente würden auf das Stoffwechselprofil jeder Person zugeschnitten sein - und in vielen Fällen würden sie nicht auf unsere Organe, sondern auf unsere Bakterien abzielen. "Es eröffnet Visionen einer Zukunft, die wir noch vor einigen Jahren nicht vermutet hätten", sagt Nicholson. "Viele Mikrobiologen mögen argumentieren, dass dies phantasievoll ist, aber man macht nur große Fortschritte in der Wissenschaft, wenn man fast das Undenkbare denkt."

Diese Geschichte wurde ursprünglich mit dem Titel "Going with His Gut Bacteria" gedruckt.

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