Een nieuwe methode voor het karakteriseren van immuuncellen die in de ontlasting worden teruggevonden, zou de diagnose kunnen vergemakkelijken en de behandeling van inflammatoire darmaandoeningen kunnen verbeteren.
Tegenwoordig moeten mensen die verdacht worden van inflammatoire darmziekten vaak een colonoscopie ondergaan, een invasieve procedure die onder verdoving wordt uitgevoerd. Een nieuwe methode die is ontwikkeld aan het Weizmann Institute of Science in samenwerking met het Sheba Medical Center in Tel Hashomer kan een niet-invasief alternatief bieden: het detecteren van ontstekingen in de darmen door een fecaal monster te analyseren. In de toekomst kan het testen van ontlasting de diagnose van aandoeningen zoals de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa vergemakkelijken en het beloop ervan helpen volgen, en artsen in staat stellen de meest geschikte therapie voor elke patiënt te selecteren. De bevindingen van het onderzoek worden deze week gepubliceerd in het tijdschrift Gut.
Het idee voor deze studie werd geboren toen onderzoekers in het laboratorium van prof. Shalev Itzkovitz van de afdeling Moleculaire Celbiologie van Weizmann zagen dat cellen die uit de darmwand van muizen worden afgescheiden en teruggevonden in de ontlasting, enkele uren in leven blijven. “We realiseerden ons dat we genexpressie konden analyseren in cellen die dagelijks vrijkomen van de binnenkant van de menselijke darm, en deze expressie gebruiken om meer te weten te komen over mogelijke ziekteprocessen in de darmen”, zegt Itzkovitz, die het onderzoeksteam leidde.
Dr. Bella Ungar, gastro-enteroloog bij het Sheba Medical Center, leidde de studie, waarin zij en andere onderzoekers van Sheba en Weizmann cellen analyseerden die tijdens de colonoscopie waren verzameld uit de darmwand van dertig patiënten met inflammatoire darmziekten. Sommige cellen waren afkomstig van fecale monsters uit het lagere darmkanaal, andere van biopsieën van de darmwand in hetzelfde gebied. De onderzoekers vergeleken de cellen van de patiënten met die van fecale monsters of biopsieën van zo’n dertig gezonde mensen die colonoscopieën hadden ondergaan als onderdeel van routinematige kankerscreening.
Met behulp van speciaal aangepaste RNA-sequencing en andere geavanceerde methoden bepaalden de wetenschappers welke celtypen in elk van de monsters aanwezig waren. Ze ontdekten dat naast de reguliere cellen die de darmwand vormen, de fecale monsters vier immuungerelateerde celtypen bevatten die geassocieerd zijn met ontsteking, waaronder inflammatoire monocyten en regulerende T-cellen.
Door middel van algoritmen die zijn ontwikkeld in het laboratorium van Itzkovitz, identificeerden ze vervolgens verschillende uitdrukkingspatronen, of RNA-signaturen, van de cellen in elk monster. Deze handtekeningen hielpen bij het onthullen van het exacte aandeel van elk immuungerelateerd celtype in de darmwand; en niet minder belangrijk, ze stelden de wetenschappers in staat om te bepalen of een persoon al dan niet een actief geval van darmontsteking had.
De fecale monsters bleken in dit opzicht betrouwbaarder dan de biopsieën. “Een biopsie kan een ontsteking missen omdat het een momentopname geeft van de smalle plek waaruit het is verwijderd, terwijl een fecaal monster cellen bevat die uit de hele darmwand zijn afgestoten”, legt Itzkovitz uit. “Bovendien kan een fecaal monster soms meer onthullend zijn dan het onderzoek van het slijmvlies tijdens colonoscopie, dat met het oog wordt gedaan, omdat bepaalde vormen van ontsteking geen zichtbare tekenen veroorzaken.”
Dr. Bella Ungar and Prof. shalev Itzkovitz, Cooperation between scientists and physicians
Het uitlezen van de RNA-signaturen van cellen uit fecale monsters kan cruciaal zijn voor het selecteren van een gepersonaliseerde therapie – bijvoorbeeld het toedienen van medicijnen die zijn ontworpen om alleen de soorten stoffen te blokkeren die ontstekingen bij een bepaalde patiënt veroorzaken, in plaats van het volledige immuunsysteem van die persoon te onderdrukken.
Dergelijke therapieën bestaan al – nieuwe biologische medicijnen die een dramatische verlichting brengen bij sommige patiënten met inflammatoire darmaandoeningen – maar het is momenteel onmogelijk om van tevoren te weten welk medicijn welke patiënt zal helpen. Over het algemeen werken deze medicijnen nog steeds bij slechts ongeveer de helft van degenen die ze krijgen. Weten welke subsets van ontstekingscellen verantwoordelijk zijn voor het ziekteproces en welke genen ze tot uiting brengen, zou de effectiviteit van therapieën kunnen verbeteren, waardoor artsen cruciale informatie krijgen voordat ze de medicijnen voorschrijven. Bovendien kan het hebben van een snelle en eenvoudige manier om darmontsteking te beoordelen helpen bepalen wanneer de therapie nodig is en wanneer deze kan worden gestopt.
Ungar wijst erop dat de fecale RNA-signatuurmethode verschilt van medische tests die in het verleden zijn ontwikkeld om de ontlasting te controleren op tekenen van darmontsteking; een van hen mat bijvoorbeeld de niveaus van een eiwit dat calprotectine wordt genoemd. Die tests waren niet erg betrouwbaar en daarom is colonoscopie de gouden standaard gebleven voor het evalueren van ontstekingen in de darmen, ook al is het invasief en vereist het omslachtige voorbereiding. De nieuwe Weizmann-Sheba-methode zou kunnen zorgen voor testen op ontstekingen die minder invasief, veel goedkoper dan colonoscopie en minstens zo betrouwbaar zijn.
De volgende experts namen ook deel aan het onderzoek: Miri Yavzori, Dr. Ella Fudim, Dr. Orit Picard, Prof. Uri Kopylov, Prof. Rami Eliakim, Dr. Chen Mayer, Prof. Iris Barshak en Prof. Shomron Ben-Horin van het Sheba Medical Center ; Dr. Dror S. Shouval van het Schneider Children’s Medical Center of Israel; Dr. Yishai Levin en Dr. Alon Savador van het Nancy en Stephen Grand Israel National Center for Personalised Medicine; en Dr. Shani Ben-Moshe, Dr. Rita Manco, Stav Dan, Adi Egozi en Dr. Keren Bahar Halpern van de afdeling Moleculaire Celbiologie van Weizmann.
Het onderzoek van prof. Shalev Itzkovitz wordt ondersteund door het Helen and Martin Kimmel Institute for Stem Cell Research; de Wolfson Family Charitable Trust & Wolfson Foundation; en de Edmond de Rothschild Foundations.
