De darmbacterie Ruminococcus gnavus: vriend of vijand?

Het darmmicrobioom

In onze darmen krioelt het letterlijk van het leven. Miljarden bacteriën, virussen en gisten leven in onze darmen en vormen samen het darmmicrobioom. De samenstelling van het darmmicrobioom is voor iedereen uniek en bestaat vooral uit honderden verschillende soorten bacteriën. Darmbacteriën helpen onder andere bij de vertering van ons voedsel, voornamelijk voedingsvezels, en ondersteunen het immuunsysteem. Bepaalde darmbacteriën zijn echter gelinkt aan chronische darmontstekingen (zoals de ziekte van Crohn) of diabetes type 2. Wat maakt deze darmbacteriën anders?

Hoofdverdachte: R. gnavus

Onderzoekers van het Leiden University Center for Infectious diseases (LUCID) analyseerden data van meer dan 10.000 personen wereldwijd op zoek naar een mogelijke link tussen R. gnavus, een veelvoorkomende darmbacterie en gezondheid, leeftijd, woonplaats en leefstijl. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Onderzoeker en PhD student Sam Nooij: “Ons onderzoek toont aan dat R. gnavus vaker en in hogere aantallen voorkomt bij chronische darmontstekingen (ziekte van Crohn), diabetes type 2, hoge bloeddruk en slagaderverkalking (= atherosclerose). Dit bevestigt vooral wat er al bekend is over R. gnavus maar de link met slagaderverkalking is nieuw. Als we kijken naar de wereldwijde verspreiding van R. gnavus, dan zien we verrassend genoeg dat de bacterie meer voorkomt bij inwoners van Westerse landen en gekoppeld is aan de Westerse leefstijl.”

Genetische verschillen

Maar waarom is deze darmbacterie meer aanwezig bij de ziekte van Crohn? Voor een antwoord op die vraag keken de onderzoekers naar het DNA van R. gnavus. Het DNA kan je vergelijken met een streepjescode waarin alle genetische informatie is vastgelegd. Door kleine aanpassingen te doen in hun DNA (=mutaties), passen bacteriën zich continu aan hun omgeving aan. Sommige mutaties werken goed, andere niet. Zo ontstaan er verschillende typen van R. gnavus.

De LUCID-onderzoekers hebben R. gnavus geïsoleerd uit de stoelgang van zowel patiënten met de ziekte van Crohn als gezonde personen (=isolaten). Ook ontvingen ze isolaten van andere onderzoeksinstituten of bedrijven. De bacteriën werden daarna verder gekweekt en in leven gehouden in het laboratorium. Daarna werd de volledige genetische code (=genoom) in kaart gebracht. “In totaal hebben we van 45 verschillende isolaten het genoom bepaald. Door deze met elkaar te vergelijken, kunnen we kijken of bepaalde genen wel of niet voorkomen bij R. gnavus van patiënten met de ziekte van Crohn”, aldus Quinten Ducarmon.

Dit is de eerste keer dat er op zo’n grote schaal het genoom van verschillende R. gnavus isolaten beschreven wordt. Vóór het onderzoek van de LUCID-groep was er slechts van één R. gnavus isolaat het volledige genoom bekend. De 45 isolaten en hun genomen zijn een schatkist aan informatie om te achterhalen of, waarom en hoe R. gnavus betrokken is bij de ziekte van Crohn. Ducarmon: “Uit onze analyse blijkt dat er 163 genen van R. gnavus gelinkt zijn aan de ziekte van Crohn. Vervolgonderzoek moet uitwijzen wat de precieze functie is van deze genen en of deze kennis een rol kan spelen in de behandeling.”

Open Science: versnellen van onderzoek door het delen van informatie en materialen

Om het verdere onderzoek naar R. gnavus te versnellen, stellen de LUCID-onderzoekers alle data en isolaten gratis ter beschikking voor andere onderzoekers. Wiep Klaas Smits: “Het isoleren van R. gnavus uit de stoelgang en het daarna verder opgroeien in het laboratorium kost veel tijd. De 45 isolaten uit onze studie worden opgenomen in een biobank. Onderzoekers wereldwijd kunnen via deze biobank onze isolaten aanvragen. Hierdoor hoeven ze de bacteriën niet zelf te isoleren en op te groeien. Ook het bepalen van het genoom is een zeer tijdrovend en kostbaar proces. Door zowel de isolaten als hun genoom op deze manier aan te bieden, versnellen we het onderzoek en komen we hopelijk sneller tot inzichten die kunnen helpen in de behandeling van de ziekte van Crohn.”

Deze studie werd gefinancierd door het Leiden University Fund.