Probiotische „Heferoboter“ könnten eines Tages CED behandeln

Saccharomyces cerevisiae-Hefe. Mikroskopaufnahme einer angehenden Zelle.

  • Die Nachbarschaft von Keimen, die im menschlichen Verdauungstrakt leben, trägt zu mehreren Gesundheits- und Wellnessproblemen bei, darunter entzündliche Erkrankungen des Verdauungstrakts (IBD).
  • Forscher haben tatsächlich ein multifunktionales "Designer" -Probiotikum entwickelt, um zahlreiche Aspekte von CED zu behandeln. Es reduziert Schwellungen, dreht Zellschäden um und stellt das Mikrobiom des Verdauungstrakts in einer Computermaus-Version wieder her.
  • Das Probiotikum wurde aus den gleichen Hefesorten hergestellt, die auch für die Bierherstellung verwendet werden, und nutzte die Gen-Editing-Innovation CRISPR-Cas9.
  • Die Wissenschaftler haben kürzlich ihre präklinische Forschungsstudie veröffentlicht. Sie planen, mehr Sicherheitsforschungen durchzuführen, bevor das Probiotikum am Menschen getestet wird.

Im menschlichen Verdauungstrakt halten eine ganze Reihe von Keimen, Pilzen und verschiedenen anderen Mikroorganismen ein fragiles Gleichgewicht, mit erheblichen Auswirkungen auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden. Wissenschaftler haben tatsächlich gezeigt, dass bestimmte anhaltende Probleme wie CED mit dieser vermeintlichen Dysbiose zusammenhängen.

Aber was passiert, wenn wir ein Nahrungsergänzungsmittel hätten, das Störungen des Mikrobioms auffangen und das Gleichgewicht wiederherstellen könnte, um hartnäckige Krankheiten zu behandeln?

Jetzt haben Forscher aus Brigham und dem Women's Hospital in Boston, MA, tatsächlich ein „Designer“-Probiotikum entwickelt, von dem sie behaupten, dass es einfach das tun könnte.

Die genetisch hergestellte Hefe kann auf Schwellungen reagieren und IBD-Anzeichen bei Computermäusen effizient beseitigen, so die brandneue Forschungsstudie, die in Nature Medicine veröffentlicht wurde.

CED sowie das Mikrobiom des Verdauungstraktes

CED ist ein Überbegriff für eine Vielzahl von Problemen, die durch ein anhaltendes Anschwellen des Magensystems identifiziert werden. Die 2 häufigsten Arten von CED sind Morbus Crohn sowie Colitis ulcerosa.

Im Jahr 2015 hatten nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) etwa 3 Millionen Erwachsene in den Vereinigten Staaten eine medizinische Diagnose von CED.

Häufige Anzeichen sind Stuhlschlaf, Magenbeschwerden, blutiger Kot, Erschöpfung sowie unerklärliche Fettverbrennung.

Frühere Forschungen haben tatsächlich herausgefunden, dass Menschen mit IBD ein aus dem Gleichgewicht geratenes Mikrobiom des Verdauungstrakts haben, mit einer reduzierten allgemeinen Vielfalt sowie noch mehr mikrobiellen Sorten, die die Schwellung verursachen. Wissenschaftler glauben, dass Probiotika helfen könnten, dieses Gleichgewicht wiederherzustellen und Schwellungen zu minimieren.

Mehrere derzeit auf dem Markt erhältliche Probiotika wurden jedoch mit Fortschritten in einem gesunden und ausgewogenen Verdauungstrakt verbessert.

In dieser brandneuen Forschungsstudie sagen die Wissenschaftler, dass ein Probiotikum zur Behandlung von CED sicherlich mehrere Funktionen bieten müsste, darunter das Stoppen von Schwellungen, das Umdrehen von Zellschäden sowie das Rebalancing von Keimen des Verdauungstrakts.

Bier Magen

Dr. Francisco Quintana, ein Detektiv am Brigham sowie am Women's Hospital, sowie seine Mitarbeiter wollten ein Probiotikum entwickeln, das all diesen Anforderungen gerecht wird.

„Wir wollten […] eine Plattform nutzen, die es uns ermöglicht, die neue Reaktion wann und wo nötig auf ganz bestimmte Weise zu manipulieren“, sagte Dr. Quintana gegenüber "Detonic.shop". „Und das führte uns nicht zu einem probiotischen, sondern“ eigentlich zu Hefe.“

Von den Forschern liebevoll „Hefe-Roboter“ genannt, werden die Probiotika aus Saccharomyces cerevisiae hergestellt, einer Hefeart, die zusätzlich zur Bier- und Weißweinherstellung sowie beim Kochen verwendet wird.

Es wird im Allgemeinen nicht als Probiotikum verwendet, lebt jedoch normalerweise im menschlichen Verdauungstrakt als Bestandteil eines gesunden und ausgewogenen Mikrobioms.

Dr. Quintana und seine Gruppe nutzten CRISPR-Cas9, eine Art Gen-Editing-Innovation, um eine Genetik zu präsentieren, die durch Schwellungen im Verdauungstrakt ausgelöst wird.

Wenn die Hefe eine Schwellung erkennt, produziert sie ein Enzym, das entzündliche Partikel namens extrazelluläres Adenosintriphosphat (eATP) schwächt und so die Schwellung verringert.

Die hergestellte Hefe erzeugt unterschiedliche Mengen des Enzyms, je nachdem, wie viel der Entzündungssignale vorhanden sind. Auf diese Weise ist das Hefe-Probiotikum "selbsttunend" und kann eine extrem lokale Wirkung auf bestimmte Schwellungen im Verdauungstrakt ausüben.

„Es ist diese Idee, individualisierte Medizin auf die Spitze zu treiben. Dies gilt nicht nur für einen bestimmten Patienten, sondern speziell für jedes Mikrostück des Gewebes.“

–Dr. Francisco Quintana

Maus-Versionen

Die Wissenschaftler untersuchten die Probiotika in Computermäusen mit zahlreichen Arten von CED. Nachdem sie die hergestellte Hefe oral verabreicht hatten, entdeckten sie, dass die Computermäuse eine reduzierte Expression von Genetiken hatten, die eine Schwellung im Dickdarm ankündigen.

Dies hat sich in eine gedämpfte Verdauungsschwellung sowie eine verringerte Fibrose umgewandelt – wobei die Auskleidung des Verdauungstrakts markiert und vergrößert wird, was dazu führen kann, dass der Darmtrakt verstopft wird.

In einigen Situationen entsprachen die hergestellten Probiotika der Leistung von Medikamenten, die mit denen vergleichbar waren, die zur Behandlung von Personen mit CED eingesetzt werden, wie z. B. Wachstumstodvariable (TNF)-hemmende Antikörper.

„Bei einigen Modellen funktionieren sie auch buchstäblich“, informierte Dr. Quintana MNT. „Und in einigen der von uns verwendeten Modelle übertraf die Hefe sogar die Leistung, zum Beispiel TNF-blockierende Antikörper.“

Bevor das Entwickler-Probiotikum beim Menschen verwendet werden kann, werden Dr. Quintana und die Gruppe jedoch sicherlich mehr Sicherheitsforschungen durchführen und an massiven medizinischen Tests teilnehmen. Sie bereiten sich auch darauf vor, die Hefe mehr zu verfeinern, um sich auf die Beschleunigung der Zellfixierung zu konzentrieren.

Die Bestrebungen von Dr. Quintana erstrecken sich auch über den Verdauungstrakt hinaus.

„Wir nutzen den Darm als Fenster, um Entzündungen in vielen anderen Geweben wirklich zu bekämpfen“, sagte er. Das Labor von Dr. Quintana hat bereits früher die Funktion von Schwellungen im Gehirn bei mehreren Sklerose untersucht und beabsichtigt, genau zu untersuchen, wie diese genetisch hergestellten Hefe-Roboter brandneue Möglichkeiten für die Therapie nutzen könnten.

„Wenn wir in Software und Hardware denken, handelt es sich um Hardware, in die man einen Code einbauen kann, der ein Stück Software ist. Dadurch können Sie nicht nur auf verschiedene Aspekte von CED, sondern auch auf verschiedene Entzündungszustände abzielen.“