Mikrobiomanalytik: Prävention statt Reparatur
Für Menschen mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) entwickelt das FHNW-Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Stefan Gaugler eine standardisierte Mikrobiomanalyse, die künftig eine verlässlichere Diagnostik ermöglichen soll.
Spätestens seit dem Bestseller «Darm mit Charme» von Giulia Enders ist der breiten Bevölkerung klar: Unser Darm ist ein kleines Wunderwerk. Er verdaut nicht nur unsere Nahrung, sondern beherbergt Milliarden von Mikroorganismen, die eng mit unserem Immunsystem und unserem Stoffwechsel zusammenarbeiten. Zirka zwei Drittel unseres Immunsystems sind hier angesiedelt. Zudem verfügt der Darm nach dem Gehirn über das grösste Nervensystem unseres Körpers. Obwohl die Forschung seither grosse Fortschritte gemacht hat, gibt das Darmmikrobiom noch immer Rätsel auf. «Es ist ein unglaublich komplexes System, über das wir noch längst nicht alles wissen», sagt Prof. Dr. Stefan Gaugler von der FHNW.
Von der Forschung in die Praxis
Der Professor für Angewandte Analytik an der Hochschule für Life Sciences FHNW weiss, wovon er spricht. Seit vielen Jahren erforscht er die Bakterien in unserem Darm. Gemeinsam mit dem Forschungsteam, bestehend aus Prof. Dr. Dominik Meinel, Dr. Severin Weis, Robin Obrist, Paola Maragno und Timm Hettich, arbeitet er derzeit an einer verlässlichen Mikrobiomanalyse für chronisch-entzündliche Darmerkrankungen.
Ziel des Projekts ist es, ein einheitliches Untersuchungsverfahren zu entwickeln, das künftig zur medizinischen Routinediagnostik gehört. Besonders die Untersuchung von Stuhlproben stellt die Forschung bis heute vor Herausforderungen. Zwar wird die Analysemethode breit angewendet, doch die Verfahren unterscheiden sich von der Probeentnahme bis zur Analyse stark. «Es gibt viele verschiedene Methoden, den menschlichen Stuhl zu untersuchen», erklärt Stefan Gaugler. «Das macht es schwierig, Ergebnisse zuverlässig miteinander zu vergleichen.»
Der Blick aufs grosse Ganze
Bei seiner Forschungsarbeit kombiniert das FHNW-Team zwei komplementäre Perspektiven: Einerseits untersucht es, welche Bakterien im Darm vorhanden sind, andererseits analysiert es ihre Stoffwechselprodukte. «Uns interessiert nicht nur, wer da ist, sondern auch, was die Mikroorganismen machen», sagt Gaugler. Erst das Zusammenspiel beider Informationen ermögliche ein umfassendes Bild des Darmmikrobioms.
Warum der Darm immer mehr verrät
In unserem Darm leben Milliarden von Mikroorganismen, vor allem Bakterien, aber auch Pilze und Viren. Gemeinsam bilden sie das sogenannte Darmmikrobiom. Es hilft dabei, Nahrung zu verdauen, Nährstoffe aufzunehmen und wichtige Stoffwechselprodukte zu bilden. Gleichzeitig steht es in engem Austausch mit dem Immunsystem und beeinflusst zahlreiche Vorgänge im Körper.
Ein gesundes Mikrobiom zeichnet sich durch eine möglichst grosse Vielfalt aus. Prof. Dr. Stefan Gaugler vergleicht es mit einem Mischwald: «Je vielfältiger die Gemeinschaft der Mikroorganismen ist, desto widerstandsfähiger reagiert sie auf Störungen wie Krankheiten.»
Wie unser Mikrobiom zusammengesetzt ist, hängt von vielen Faktoren ab, etwa von der Ernährung, dem Lebensstil, Medikamenten und Umwelteinflüssen. Treu dem Motto «Du bist, was du isst», spielt die Ernährung eine zentrale Rolle. Ballaststoffreiche Lebensmittel wie Gemüse, Früchte, Hülsenfrüchte und Vollkornprodukte liefern den Darmbakterien wichtige Nahrung und fördern ihre Vielfalt. Nach einer Antibiotikabehandlung kann es mehrere Monate dauern, bis sich das Mikrobiom erholt. Pro- und Präbiotika können diesen Wiederaufbau unterstützen.
Forschung und Praxis gehen Hand in Hand
In Zusammenarbeit mit dem Speziallabor Ortho-Analytic AG, dem Diagnostikunternehmen BÜHLMANN Laboratories AG sowie dem Universitätsspital Zürich (USZ) ist ein neues System zur Probenentnahme entstanden. Dr. Severin Weis, der bei Ortho-Analytic den Bereich Mikrobiomanalytik leitet, arbeitet gleichzeitig als Postdoktorand im Team der FHNW. Damit verbindet er Forschung und Wirtschaft. «Die Stärke unseres Projekts liegt darin, dass Forschung und Unternehmen Hand in Hand arbeiten. So können wir Erkenntnisse direkt in praxistaugliche Lösungen überführen.»
Drei Röhrchen für präzisere Analysen
Die Lösung ist ein neues Probenentnahmesystem mit drei speziell entwickelten Röhrchen. Sie stabilisieren die Milliarden von Mikroorganismen in der Stuhlprobe unmittelbar nach der Entnahme und ermöglichen einen sicheren Versand per Post. «Ohne geeignete Stabilisierung können sich Stoffwechselprodukte verändern oder abgebaut werden. Das würde Analyseergebnisse verfälschen», sagt Severin Weis.
Die Röhrchen sichern jedoch nicht nur die Qualität der Probe. Sie erleichtern Patientinnen und Patienten auch die Anwendung. «Dadurch lässt sich die Mikrobiomdiagnostik deutlich einfacher in den medizinischen Alltag integrieren.»
Von der Behandlung zur Prävention
Aktuell liegt der Forschungsschwerpunkt auf chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (IBD). Das Potenzial der Mikrobiomforschung reicht jedoch weit darüber hinaus. Immer mehr Studien zeigen Zusammenhänge zwischen dem Darmmikrobiom und Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer oder Depressionen. «Wir möchten von der Behandlung zur Prävention kommen», sagt Stefan Gaugler. Je früher Veränderungen im Mikrobiom erkannt werden, desto gezielter könnten Krankheiten künftig verhindert oder behandelt werden. «Davon würden nicht nur Patientinnen und Patienten profitieren, sondern auch das Gesundheitssystem würde langfristig entlastet werden.»
Aktuell läuft die Testphase zu chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (IBD). Wollen Sie an der Forschung teilnehmen? Interessierte können sich hier anmelden, um ein Probekit zu erhalten.
Future Health – eines von drei Zukunftsfeldern der FHNW
Im Rahmen ihrer Strategie FHNW 2035 wird die FHNW in den drei Zukunftsfeldern Future Health, Zero Emission und New Work ihre multidisziplinären Kompetenzen in den kommenden Jahren bündeln und ausbauen. Damit möchte sie in den gesellschaftlich relevanten Themenfeldern Arbeit, Gesundheit sowie Umwelt und Nachhaltigkeit neue Impulse für Lösungen zu aktuellen Problemfeldern der Wirtschaft und der Gesellschaft geben.
