HU-onderzoek met darm-organoids: signaalmoleculen brengen verdediging tegen bacteriën en virussen op gang
Bij een bacteriële of virale infectie maken onze darmen verschillende signaalmoleculen aan die leiden tot de productie van het immunologische IL22-molecuul. Dat molecuul activeert ons afweersysteem, dat vervolgens de infectie bestrijdt. Dat blijkt uit een recente publicatie van onderzoekers van het lectoraat Innovative Testing in Life Sciences and Chemistry in het gerenommeerde tijdschrift Communications Biology. Het onderzoek werd gedaan met mini-darmpjes op basis van stamcellen uit de darm, ook wel bekend als darm-organoids.
“Enkele jaren geleden was de leus een goede weerstand komt uit je buik populair”, vertelt onderzoeker Jean Paul ten Klooster. ”Een zeer terechte leus, want in de darm zitten veel immuuncellen die voortdurend controleren of er geen kwalijke bacteriën, virussen, schimmels of giftige stoffen aanwezig zijn.”
"Je darmen kunnen uit zichzelf geen antibacteriële of antivirale moleculen aanmaken"
“Als die immuuncellen stuiten op een bacteriële infectie of een virus zoals Covid-19 hebben ze eerst de goedkeuring van het immunologische signaalmolecuul IL22 nodig om zichzelf te kunnen verdedigen. Uit zichzelf maken je darmen dus geen antibacteriële of antivirale moleculen aan.
Onderzoek met darm-organoids
Voor het onderzoek zijn met stamcellen uit de darm mini-darmpjes gemaakt, ook wel bekend als darm-organoids. Daarmee hebben de onderzoekers ontdekt dat bij bacteriële infecties in eerste instantie het signaalmolecuul SAA1 wordt aangemaakt. Bij een virale infectie is het aanmaken van de moleculen IFNb1 en IL7 het startsein voor onze darmen om zich te verdedigen.
"Het immunologische IL22-molecuul is nodig om de productie van antibacteriële en antivirale moleculen op gang te brengen"
Bij zowel bacteriën als virussen leidt de productie van deze verschillende signaalmoleculen uiteindelijk tot het aanmaken van hetzelfde immunologische signaalmolecuul IL22, dat op zijn beurt de productie van antibacteriële of antivirale moleculen op gang brengt. Die moleculen voorkomen dat een infectie verergert of dat mensen er heel ziek van worden.
De juiste medicijnen
De bevindingen hebben volgens Ten Klooster en zijn collega-onderzoekers belangrijke implicaties voor de medicatie voor mensen met een chronische darmontsteking zoals Colitis of de ziekte van Crohn: “Deze resultaten laten zien dat de oorsprong van een ontsteking bepaalt welke soort signaalmoleculen onze darmen aanmaken. Zo is er bij een verhoogde activiteit van het IL7-molecuul zeer waarschijnlijk sprake van een virale oorsprong van de ontsteking. In dat geval werken voor Crohn- of Colitispatiënten de veelgebruikte afweerremmende medicijnen met anti-TNFa niet of niet goed genoeg. Dat zien we in de praktijk ook terug; de helft van de patiënten reageert er niet goed op. Anti-TNFa werkt dus alleen goed als er een bacteriële oorzaak is van de darmontsteking. Patiënten die niet op anti-TNFa reageren zijn daarom waarschijnlijk beter gebaat bij medicatie gericht tegen de signaalmoleculen IFNb of IL6.”
"Deze kennis vormt een belangrijke bouwsteen op weg naar gepersonaliseerde medicatie"
“Deze nieuwe kennis over de werking van het immuunsysteem maakt het in de toekomst hopelijk mogelijk om medicatie meer op maat aan te bieden”, licht Ten Klooster toe. “Het is een belangrijke bouwsteen op weg naar een toekomst waarin gepersonaliseerde medicatie de standaard is.” Het onderzoek is daarmee volgens Ten Klooster een goed voorbeeld van fundamenteel onderzoek dat snel en patiëntgericht kan worden toegepast.
Voor het onderzoek is samengewerkt met virologen van de Faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Utrecht. Het onderzoek werd gefinancierd door SIA-RAAK.
