Einer von vielen Bewohnern des menschlichen Darms: das Bakterium Escherichia coli, das zum Human-Mikrobiom gehört.
Biologen haben an Ratten die Transplanation der kompletten Darmflora getestet. Aus dem Austausch ganzer Bakterienpopulationen im menschlichen Körper wollen sie nun einen neuen Therapieansatz machen.
Vor einigen Wochen überraschten Wissenschaftler die Fachwelt mit einer sehr ungewöhnlichen Transplantation: Statt eines Organs hatten sie einer Frau Mikroben aus dem Darm ihres Mannes eingepflanzt. Die Patientin hatte an einer lebensbedrohlichen Infektion durch das Bakterium Clostridium difficile gelitten. Mit Hilfe der gesunden Darmbakterien konnte die Erkrankung erfolgreich behandelt werden. Forscher arbeiten nun daran, die Transplantation der Darmflora zu einer Therapie gegen diverse Krankheiten, darunter auch Diabetes oder Fettleibigkeit, weiterzuentwickeln.
Grundlage des Ansatzes ist die Tatsache, dass die Zellmenge eines jeden Menschen zu etwa 90 Prozent aus Mikroorganismen besteht. Sie leben – neben den eigentlichen Körperzellen – im Verdauungssystem, auf der Haut und in anderen Körperteilen und beinflussen dort maßgeblich den Stoffwechsel und das Immunsystem. Die Funktionen all der einzelligen „Gäste“ in unseren Körpern werden derzeit vom „Human Microbiome Project“ erforscht und katalogisiert.
Die Lebensmittelindustrie hat bereits vor Jahren den ersten Schritt unternommen, der menschlichen Normalflora zum Beispiel im Joghurt zusätzliche gesunde Bakterien hinzuzufügen. Mit begrenztem Erfolg: Menschen mit einer Clostridien-Infektion hätten diese Produkte nicht helfen können, sagt Rob Knight, Biochemiker an der University of Colorado in Boulder.
Gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Barcelona untersucht Knight Mikroben-Transplantationen in Nagetieren, um daraus Erkenntnisse für künftige Anwendungen bei Menschen zu gewinnen. Gelungen ist ihnen bereits die Übertragung einer kompletten Darmflora von einer Ratte auf eine andere. Drei Monate später ähnelten sich die Bakterienpopulationen des Empfänger- und des Spendertieres, waren jedoch nicht identisch.
Dabei fanden sie auch heraus, dass Antibiotika den Prozess eher behindern. Ursprünglich hatten die Forscher die Mittel verabreicht, um die vorhandene Darmflora zu entfernen und damit die Ansiedlung der neuen Mikroorganismen zu erleichtern. Versuchstiere, die vor der Verpflanzung Antibiotika erhielten, wiesen später ein weniger vielfältiges Mikrobiom auf, das dem des Spendertieres nicht so stark ähnelte. Auch wenn dieser Befund noch bei Menschen reproduziert werden müsse, spreche einiges dafür, dass Antibiotika einer Mikroben-Transplantation abträglich seien, sagt Rob Knight.
Anders als bei Organverpflanzungen konnten die Wissenschaftler keinerlei Abstoßungsreaktionen feststellen. „Die Tiere hatten nicht einmal Durchfall“, freut sich Chaysavanh Manichanh vom Institut de Recerca Hospital Universitari Vall d’Hebron in Barcelona. Die Biochemikerin ist Hauptautorin des Artikels im Journal Genome Research, in dem die Ergebnisse kürzlich vorgestellt worden sind.
Jo Handelsman, Molekularbiologin an der Yale University, hält die Idee, eine ganze Mikrobenpopulation zu verpflanzen, allerdings für gewagt. Noch sei nicht geklärt, welche Bakterien wirklich wichtig und welche unerheblich sind. „Faszinierend daran ist aber, einfach eine komplette Gemeinschaft und nicht nur einzelne Mikroben zu übertragen“, sagt Handelsman. Irgendwann werde sich zeigen, welche Bakterien eine entscheidende Rolle spielen und wie man ihr Wachstum mit geeigneter Ernährung unterstützen könne.
Andere Experten äußern sich zurückhaltender. Der Genetiker George Weinstock von der Washington University in St. Louis meint, man müsse erst abwarten, ob das Verfahren bei Menschen überhaupt funktioniere und gegen welche Krankheiten es helfen könnte. Für David Relman, Immunologe an der Stanford University, kommt es darauf an, ob sich die Mikroben-Transplantation standardisieren lässt und ob sie verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse bringt. Außerdem könne man unerwünschte Nebenwirkungen nicht ausschließen, so Relman. Bei zukünftigen Studien müsse man Patienten nach der Transplantation viel länger als drei Monate beobachten, wie es im Rattenversuch geschehen war.
Bevor das Verfahren an Menschen getestet wird, will Chaysavanh Manichanh es zunächst an einer Laborrate untersuchen, die am Reizdarmsyndrom leidet. Mit ihrer Gruppe katalogisiert sie zudem die verschiedenen Mikrobenarten bei Menschen, die an dem Syndrom leiden. Damit wollen sie herausfinden, welche Bakterien für die Krankheit verantwortlich sind. Erst dann sollen Studien an Menschen folgen.
Das Paper:
Manichanh, C. et al., „Reshaping the gut microbiome with bacterial transplantation and antibiotic intake“, Genome Research, Online-Publikation, 16.8.2010 (Abstract)
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