En ny metode til at karakterisere immunceller, der kastes i afføringen, kan lette diagnosen og forbedre behandlingen af inflammatorisk tarmsygdom
I dag, mennesker mistænkt for at have inflammatorisk tarmsygdom er ofte forpligtet til at gennemgå en koloskopi, en invasiv procedure udført under anæstesi. En ny metode udviklet på Weizmann Institute of Science i samarbejde med Sheba Medical Center på Tel Hashomer kan tilbyde et ikke-invasivt alternativ: påvisning af betændelse i tarmene ved at analysere en fækal prøve. I fremtiden kan afføringstest lette diagnosen af lidelser som Crohns sygdom og colitis ulcerosa og hjælpe med at overvåge deres kursus, samt gøre det muligt for læger at vælge den mest hensigtsmæssige behandling for hver patient. Undersøgelsens resultater bliver offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Gut.
Ideen til denne undersøgelse blev født, da forskere i laboratoriet af Prof. Shalev Itzkovitz af Weizmann’s Molecular Cell Biology Department så, at celler kaste fra tarmen foring af mus og udvist i afføring holde sig i live i flere timer. “Vi indså, at vi kunne analysere genekspression i celler, der dagligt blev kastet fra foringen af den menneskelige tarm, ved hjælp af dette udtryk til at lære om potentielle sygdomsprocesser i tarmene,” siger Itzkovitz, der ledede forskerholdet.
Dr. Bella Ungar, en gastroenterolog ved Sheba Medical Center, ledede undersøgelsen, hvor hun og andre forskere fra Sheba og Weizmann analyserede celler indsamlet fra tarmforingen af tredive patienter med inflammatorisk tarmsygdom i løbet af koloskopi. Nogle af cellerne kom fra fækale prøver taget fra den nedre tarmkanalen, andre fra biopsier af tarmforingen i samme område. Forskerne sammenlignede de celler indsamlet fra patienterne med dem, der er taget fra fækale prøver eller biopsier af omkring tredive raske mennesker, der havde gennemgået koloskopier som en del af rutinemæssig kræftscreening.
Ved hjælp af specielt tilpasset RNA-sekventering og andre avancerede metoder fastslog forskerne, hvilke celletyper der var til stede i hver af prøverne. De fandt, at bortset fra de regelmæssige celler, der udgør tarmen foring, de fækale prøver indeholdt fire immun-relaterede celletyper forbundet med betændelse, blandt dem inflammatoriske monocytter og lovgivningsmæssige T-celler.
Ved hjælp af algoritmer udviklet i Itzkovitz’s lab, de derefter identificeret forskellige udtryk mønstre, eller RNA signaturer, af cellerne i hver prøve. Disse signaturer hjalp med at afsløre den nøjagtige andel af hver immunrelateret celletype i tarmforet; ikke mindre vigtigt, de gjorde det muligt for forskerne at afgøre, om en person havde et aktivt tilfælde af tarmbetændelse.
Fækalprøverne viste sig at være mere pålidelige i denne henseende end biopsierne. “En biopsi kan gå glip af betændelse, fordi det giver et øjebliksbillede af det smalle sted, hvorfra det blev fjernet, mens en fækal prøve indeholder celler skur fra hele foring af tarmen,” Itzkovitz forklarer. “Desuden kan en fækal prøve undertiden være mere afslørende end undersøgelsen af foringen under koloskopi, hvilket gøres ved øjet, fordi visse former for betændelse ikke producerer synlige tegn.”
Dr. Bella Ungar and Prof. Shalev Itzkovitz, Cooperation between scientists and physicians
Læsning af RNA-signaturer af celler fra fækale prøver kan være afgørende for at vælge en personlig terapi – for eksempel administration af lægemidler designet til kun at blokere de typer stoffer, der udløser betændelse i en bestemt patient, snarere end at undertrykke hele personens immunsystem. Sådanne behandlinger findes allerede – nye biologiske lægemidler, der bringer dramatisk lindring til nogle patienter med inflammatorisk tarmsygdom – men det er i øjeblikket umuligt at vide på forhånd, hvilket lægemiddel der vil hjælpe hvilken patient. Samlet set virker disse stoffer stadig kun hos omkring halvdelen af dem, der modtager dem. At vide, hvilke delmængder af inflammatoriske celler der er ansvarlige for sygdomsprocessen, og hvilke gener de udtrykker, kan forbedre effektiviteten af behandlinger og give læger afgørende oplysninger, før de ordinerer lægemidlerne. Derudover kan det at have en hurtig og enkel måde at vurdere tarmbetændelse på hjælpe med at bestemme, hvornår terapien er nødvendig, og hvornår den kan stoppes.
Ungar påpeger, at den fækale RNA signatur metode er forskellig fra medicinske tests udviklet i fortiden for at kontrollere afføringen for tegn på tarmbetændelse; en af dem målte for eksempel niveauet af et protein kaldet calprotectin. Disse tests var ikke meget pålidelige, og dermed koloskopi er forblevet guldstandarden for evaluering af betændelse i tarmene, selv om det er invasivt og kræver besværlig forberedelse. Den nye Weizmann-Sheba metode kunne give test for betændelse, der er mindre invasiv, meget billigere end koloskopi og mindst lige så pålidelig.
Også deltager i undersøgelsen var Miri Yavzori, Dr. Ella Fudim, Dr. Orit Picard, Prof. Uri Kopylov, Prof. Rami Eliakim, Dr. Chen Mayer, Prof. Iris Barshak og Prof. Shomron Ben-Horin af Sheba Medical Center; Dr. Dr. S. Shouval fra Schneider Children’s Medical Center of Israel; Dr. Yishai Levin og Dr. Alon Savidor fra Nancy og Stephen Grand Israel National Center for Personlig Medicin; og Dr. Shani Ben-Moshe, Dr. Rita Manco, Stav Dan, Adi Egozi og Dr. Keren Bahar Halpern fra Weizmanns molekylærcellebiologisk afdeling.
Prof. Shalev Itzkovitz’s forskning er støttet af Helen og Martin Kimmel Institute for Stem Cell Research; Wolfson Family Charitable Trust &Wolfson Foundation; og Edmond de Rothschild Fondene.
