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Darmmikrobiom als Schlüssel zu Präzisionsmedizin

Wirkung und Nebenwirkungen von Medikamenten: Spielt das Darmmikrobiom eine Rolle? Das Grazer COMET-Forschungszentrum CBmed arbeitet daran, diese Wissenslücke zu schließen, um Präzisionsmedizin zu ermöglichen.

Das menschliche Darmmikrobiom – also die Gemeinschaft aller Mikroorganismen in unserem Darm – ist in den vergangenen Jahren in der biomedizinischen Forschung immer mehr in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. In und auf jedem Menschen leben mehr Bakterien, als sein Körper Zellen hat.

„Unser Darmmikrobiom beeinflusst Stoffwechsel, Immunsystem und Organfunktionen. In den letzten 15 bis 20 Jahren zeigten sich bei vielen Erkrankungen relevante Zusammenhänge zwischen Krankheit, Medikamenteneinnahme und dem Mikrobiom“, erklärt Vanessa Stadlbauer-Köllner, Leiterin des Bereiches „Microbiome research for precision medicine“ im COMET-Kompetenzzentrum CBmed.

Viele Erkrankungen der westlichen Welt gehen mit einer Verarmung des Darmmikrobioms einher. Nicht nur die Erkrankung selbst, sondern auch Lebensstil, Ernährung und vor allem Medikamente beeinflussen das Mikrobiom. Ob Magenschutz, Blutfettsenker, Blutdruckmittel oder Diabetesmedikamente – kürzlich konnte gezeigt werden, dass jedes vierte Medikament, das untersucht wurde, einen starken Einfluss auf das Wachstum und die Funktion wichtiger Bakterienstämme des menschlichen Mikrobioms hat. Andererseits kann mehr als die Hälfte der bisher untersuchten Medikamente von Bakterien des Darmmikrobioms verstoffwechselt werden – was zu einer Steigerung der Wirkung oder zu einem Wirkungsverlust führen kann.

Ob der Einfluss von Medikamenten auf das Mikrobiom in allen Fällen negativ ist oder vielleicht die Wirksamkeit mancher Medikamente maßgeblich durch die Effekte auf das Mikrobiom mitbestimmt wird, ist noch unklar. „Zusammen mit dem Wissen, dass die Hälfte der über 70-Jährigen fünf oder mehr Medikamente einnimmt, wird aber klar, dass es zwingend notwendig ist, sich dieses Themas mit innovativen Forschungsansätzen anzunehmen“, erklärt Stadlbauer-Köllner.

Die medizinisch hoch relevante Frage, wie sich Medikamente und das Darmmikrobiom gegenseitig beeinflussen, hat das Kompetenzzentrum für Biomarkerforschung CBmed zum Anlass genommen, einen Forschungsbereich aufzubauen, in dem die Wechselbeziehung zwischen Erkrankungen, Medikamenten und dem Mikrobiom untersucht wird, um medizinische Behandlungen präziser steuern zu können und damit Patienten besser und sicherer behandeln zu können.

Angela Horvath, Leiterin der Mikrobiomplattform bei CBmed, betont: „Es ist unbestritten, dass sich Medikamente und das Mikrobiom wechselweise beeinflussen und dadurch sowohl Wirksamkeit von Medikamenten als auch Nebenwirkungen beeinflusst werden können.“ Diese Wechselbeziehung müsse daher in Zukunft systematisch und bereits parallel zur Arzneimittelentwicklung bedacht und untersucht werden, um eine optimale Wirksamkeit von Arzneimitteln bei niedrigem Nebenwirkungspotenzial zu erzielen.

Thomas Pieber, wissenschaftlicher Leiter von CBmed, weiß: „Dieses Thema wird in naher Zukunft auch in die regulatorischen Prozesse der Arzneimittelentwicklung Einzug halten müssen. Bei zukünftigen Arzneimittelentwicklungen wird schon in frühen Stadien untersucht werden müssen, wie sich das Mikrobiom und Medikamente beeinflussen.“ Damit werde dann gewährleistet, dass Medikamente optimal wirken und eventuelle Nebenwirkungen, die durch das Mikrobiom bedingt sind, rechtzeitig erkannt und behandelt werden können.

CBmed, ein von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördertes Kompetenzzentrum für Biomarkerforschung, hat im vergangenen Jahr in den technologischen Aufbau einer Mikrobiom-Modulationsplattform investiert. Kernstück dieser Plattform ist ein Bioreaktorsystem, in welchem Stuhlproben für längere Zeit stabil kultiviert werden können. Damit kann die Reaktion des Darmmikrobioms auf Medikamente und die Verstoffwechselung von Medikamenten durch das Darmmikrobiom unter kontrollierten Bedingungen untersucht werden. Irina Balazs, die für die Entwicklung des Bioreaktormodells verantwortlich ist, berichtet: „Es wurden international schon zahlreiche Versuche unternommen, ein Modell des menschlichen Darmmikrobioms zu entwickeln, allerdings hat sich keines der Systeme für eine breite Anwendung durchgesetzt, vor allem, weil die Systeme nicht reproduzierbar funktioniert haben. Unser Modell zeichnet sich durch einen hohen Qualitätsstandard aus und liefert verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse. Dadurch kann dieses Modell auch von Industriepartnern in der Entwicklung von Medikamenten genutzt werden.“

CBmed mit seinem Standort am Campus der Meduni Graz trägt daher zur Weiterentwicklung der traditionell starken Mikrobiomforschung in Graz bei, indem das Forschungszentrum die Lücke zwischen der Grundlagenforschung und der konkreten Anwendung von Forschungsergebnissen schließt. Stadlbauer-Köllner erklärt: „Die hochkarätige technische Ausstattung des Zentrums für Medizinische Grundlagenforschung der Meduni Graz sowie die Möglichkeit, Proben von Patientinnen und Patienten von unseren wichtigsten Forschungspartnern, der Meduni Graz und der Meduni Wien, zu bekommen, ermöglicht uns, gemeinsam neue wissenschaftliche Erkenntnisse im Bereich Mikrobiomforschung in die klinische Anwendung zu bringen und damit Menschen zu helfen.“

Robert Lobnig, CEO von CBmed, betont: „Durch die Integration der Mikrobiomforschung in unser Portfolio an innovativen Forschungsmethoden können wir unserem Ziel, angewandte Präzisionsmedizin für Patientinnen und Patienten zu ermöglichen, einen Schritt näherkommen. Außerdem wächst unser Forschungszentrum dadurch auch personell und wir bieten am Standort in Graz attraktive Jobmöglichkeiten im Bereich der biomedizinischen Forschung an.“

Kontakt:
CBmed GmbH
Center for Biomarker Research in Medicine
Stiftingtalstraße 5, 8010 Graz
www.cbmed.at

Foto: Die Erforschung des Mikrobioms im menschlichen Darm soll Präzisionsmedizin möglich machen.

Fotocredit: CBmed

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