Forscher der University of California San Diego (UCSD) haben eine bahnbrechende Methode namens “Reverse Metabolomics” entwickelt, um die Erforschung des Mikrobioms voranzutreiben. Dabei kombiniert diese neue Technik organische Synthese, Datenwissenschaft und Massenspektrometrie, um die von dem Mikrobiom abgesonderten Moleküle und deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu verstehen. In ihrer in Nature veröffentlichten Studie verwendeten die Wissenschaftler Reverse Metabolomics, um Hunderte neuer Moleküle im menschlichen Körper zu entdecken. Außerdem identifizierten sie ein potenzielles Biomarker und therapeutisches Ziel für entzündliche Darmerkrankungen.

Die Forscher synthetisierten tausende verschiedene Moleküle und definierten ihre eindeutigen Barcodes. Sie verglichen diese Barcodes mit Metabolomics-Daten der Crohn & Colitis Foundation und fanden 145 synthetisierte Gallensäuren in biologischen Proben, von denen 139 zuvor noch nicht beschrieben worden waren.

Es wurde eine starke Verbindung zwischen einer Klasse von mikrobiellen Molekülen namens Gallengrundkörpern und entzündlichen Darmerkrankungen festgestellt. Bestimmte Gallengrundkörper waren bei Patienten mit aktiven Symptomen von Morbus Crohn erhöht, aber nicht bei Patienten mit Colitis ulcerosa. Diese Erkenntnisse könnten potenziell zur Diagnose verschiedener Arten von entzündlichen Darmerkrankungen verwendet werden.

In weiteren Experimenten entdeckten die Wissenschaftler, dass einige Gallengrundkörper Entzündungen im Darm fördern können, indem sie die Funktion von T-Zellen dysregulieren. Dies legt nahe, dass diese Moleküle für therapeutische Eingriffe gezielt werden könnten.

Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse zur Entwicklung neuer Therapeutika für entzündliche Darmerkrankungen führen könnten. Diese könnten Behandlungen mit Mikroben umfassen, die spezifische Moleküle ausscheiden, oder Medikamente, die die Enzyme hemmen, die mit krankheitsassoziierten Molekülen interagieren.

Die Studie wurde von verschiedenen Organisationen finanziert, darunter die National Institutes of Health, die Crohn & Colitis Foundation, die United States Environmental Protection Agency und das Howard Hughes Medical Institute Graduate Fellowships.

Der leitende Autor, Pieter C. Dorrestein, unterstrich die Bedeutung der Ergebnisse der Studie und stellte fest, dass die entdeckten Moleküle nicht nur unser Verständnis der menschlichen Physiologie erweitern, sondern auch völlig neu für die Wissenschaft sind.



Breakthrough in Microbiome Research: Reverse Metabolomics

Einführung

In den letzten Jahren hat die Erforschung des Mikrobioms erhebliche Aufmerksamkeit erregt, da sie unser Verständnis der menschlichen Gesundheit voranbringen kann. Wissenschaftler der University of California San Diego (UCSD) haben einen innovativen Ansatz namens “Reverse Metabolomics” entwickelt, der organische Synthese, Datenwissenschaft und Massenspektrometrie kombiniert, um die von Mikrobiomen ausgeschiedenen Moleküle und deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu untersuchen.

Entdeckung neuer Moleküle

Die Forscher an der UCSD haben Tausende von verschiedenen Molekülen synthetisiert und ihre eindeutigen Barcodes definiert. Durch den Vergleich dieser Barcodes mit Metabolom-Daten von der Crohn’s & Colitis Foundation konnten sie 145 synthetisierte Gallensäuren in biologischen Proben identifizieren, von denen 139 noch nie zuvor beschrieben wurden. Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten, die Rolle von Gallensäuren für die menschliche Gesundheit zu verstehen.

Bedeutung neuer Moleküle

Die von den Forschern entdeckten Moleküle sind nicht nur neu für unser Verständnis der menschlichen Physiologie, sondern auch völlig neu für die Wissenschaft. Diese Entdeckung verdeutlicht das große unbekannte Gebiet des menschlichen Mikrobioms und das Potenzial für bahnbrechende Entdeckungen.

Verbindung mit entzündlichen Darmerkrankungen (IBD)

Durch ihre Forschung fanden die Wissenschaftler eine starke Verbindung zwischen einer Klasse von mikrobiellen Molekülen namens Galleamidaten und entzündlichen Darmerkrankungen (IBD). Diese Galleamidate wurden bei Patienten mit aktiven Symptomen von Morbus Crohn erhöht, jedoch nicht bei Patienten mit Colitis ulcerosa. Diese Entdeckung könnte zur präziseren Diagnose unterschiedlicher Formen von IBD verwendet werden.

Auswirkungen auf die IBD-Diagnose

Die Identifizierung von Galleamidaten als potenzielle Biomarker für IBD bietet die Möglichkeit einer verbesserten Diagnose und Klassifizierung unterschiedlicher Formen von IBD. Dies könnte bei der Entwicklung von personalisierten Behandlungsplänen helfen, die auf die spezifischen Merkmale der jeweiligen Krankheit jedes Patienten zugeschnitten sind.

Förderung von Darmentzündungen

Weitere Experimente der Forscher enthüllten, dass bestimmte Galleamidat-Verbindungen die Entzündung im Darm fördern können, indem sie die Funktion von T-Zellen dysregulieren. Diese Entdeckung legt nahe, dass diese Moleküle für therapeutische Eingriffe ins Visier genommen werden könnten.

Ausrichtung der Galleamidate für Therapien

Die Dysregulation der T-Zell-Funktion, verursacht durch Galleamidate, bietet ein mögliches therapeutisches Ziel für entzündliche Darmerkrankungen. Durch die Entwicklung von Medikamenten, die die Enzyme hemmen, die mit diesen krankheitsassoziierten Molekülen interagieren, könnte es möglich sein, Darmentzündungen bei Patienten mit IBD zu mildern oder zu verhindern.

Potentielle therapeutische Anwendungen

Die Ergebnisse dieser Studie haben bedeutende Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Therapien für IBD. Mögliche Ansätze umfassen Behandlungen mit lebenden Mikroben, die spezifische Moleküle ausscheiden, oder Medikamente, die gezielt auf die Enzyme abzielen, die an der Interaktion mit krankheitsassoziierten Molekülen beteiligt sind.

Zukünftige therapeutische Entwicklung

Die Entdeckung neuer Moleküle und ihre Verbindung mit IBD eröffnet neue Möglichkeiten für therapeutische Eingriffe. Indem sie die einzigartigen Fähigkeiten von Reverse Metabolomics nutzen, können Wissenschaftler weiterhin das Potenzial von mikrobiombasierten Therapien für verschiedene Krankheiten erforschen.

Förderung und Zusammenarbeit

Die in Nature veröffentlichte Studie wurde von verschiedenen Organisationen, darunter die National Institutes of Health, die Crohn’s & Colitis Foundation, die United States Environmental Protection Agency und die Howard Hughes Medical Institute Graduate Fellowships finanziert. Diese Zusammenarbeit und finanzielle Unterstützung ermöglichte es den Forschern, wegweisende Forschung auf dem Gebiet des Mikrobioms und der Metabolomik durchzuführen.

Bedeutung von Förderung und Zusammenarbeit

Die Unterstützung durch diese Organisationen unterstreicht die Bedeutung der Mikrobiomforschung und ihr Potenzial, unser Verständnis der menschlichen Gesundheit voranzubringen. Die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und Förderinstitutionen ist entscheidend für bahnbrechende Entdeckungen und die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze.


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