Grenzeloze samenwerking: het nut van een wereld vol “beestjes”

Microben zijn zoveel meer dan ziekteverwekkers

In een wereld waar micro-organismen lange tijd vooral als bedreigingen werden gezien, leidt NUTRIM Professor John Penders aan het Maastricht Universitair Medisch Centrum onderzoek dat onze kijk op bacteriën fundamenteel verandert.

Bestaande uit zo'n 100.000 miljard bacteriën en andere micro-organismen zoals schimmels en gisten, speelt het darmmicrobioom een cruciale rol in onze gezondheid en preventie van ziekten. Dit kan in de toekomst een sleutel zijn naar meer persoonsgerichte behandelingen en precisiegeneeskunde maar is zeker niet de heilige graal voor alles. Onze darmen kunnen een schatkamer vol beestjes zijn.

Lange tijd werden microben vooral gezien als ziekteverwekkers, maar we weten nu dat de meeste bacteriën onschadelijk of zelfs essentieel zijn voor onze gezondheid, begint Penders. “Dankzij nieuwe DNA-technieken, zoals metagenoom sequencing, kunnen we complexe microbiële ecosystemen in kaart brengen zonder ze eerst te kweken. Het darmmicrobioom, een complex ecosysteem waarin samenwerking centraal staat, beïnvloedt onze spijsvertering, ons immuunsysteem en zelfs onze mentale gezondheid.”

De verborgen wereld binnenin, een reis door microbiële landschappen

Penders' fascinatie voor het darmmicrobioom begon al vroeg in zijn carrière. Als promovendus was hij betrokken bij het KOALA-onderzoek, een pionier studie die het darmmicrobioom van meer dan duizend pasgeborenen in kaart bracht. "Dit was wereldwijd de eerste grootschalige studie van zijn soort," vertelt hij trots. "We ontdekten dat een verstoorde ontwikkeling van het darmmicrobioom de kans op allergieën en astma verhoogt." Nu, bijna 25 jaar later, richt Penders zich op het vertalen van deze inzichten naar klinische toepassingen." We onderzoeken bijvoorbeeld hoe probiotica kunnen helpen bij het voorkomen van ernstige darmontstekingen bij te vroeg geboren baby's," legt hij uit. Op veel neonatale intensive care afdelingen in Nederland gebeurt dit tegenwoordig als standaardzorg.

Maar Penders' werk reikt verder dan alleen de klinische setting. Hij is betrokken bij innovatieve projecten zoals ENDMIC en SOILS2GUTS, die de relatie tussen biodiversiteit in onze omgeving en de gezondheid van ons microbioom onderzoeken." We kijken bijvoorbeeld naar hoe leefstijlinterventies als bosspeelgroepen de ontwikkeling van het microbioom bij kinderen kunnen beïnvloeden," zegt hij enthousiast. Hij is ook een van de drijvende krachten achter het Euregional Microbiome Centre, een grensoverschrijdend initiatief dat verschillende expertises op het gebied van microbioom onderzoek samenbrengt. 

Op de vraag wat hem drijft, antwoordt Penders: "Ik word vooral blij van de combinatie tussen grote epidemiologische onderzoeken en het bestuderen van microscopisch kleine bacteriën door mechanistische laboratoriumstudies te combineren met humane studies. Het is fascinerend om te zien hoe deze minuscule organismen zo'n grote impact op onze gezondheid hebben.”

Een verborgen schatkamer

"Het darmmicrobioom is als een verborgen orgaan," vertelt John Penders.  “We ontdekken steeds meer over hoe het onze gezondheid beïnvloedt, niet alleen in de vroege levensjaren, maar gedurende ons hele leven." Wanneer ik vraag naar de reikwijdte van zijn onderzoek, licht zijn gezicht op. Ook op latere leeftijd speelt het darmmicrobioom een belangrijke rol in gezondheid en ziekte. "We zien verbanden tussen verstoringen in het darmmicrobioom en een breed scala aan darmaandoeningen, zoals PDS en IBD tot metabole ziekten en zelfs bepaalde vormen van kanker."

"Door grote groepen patiënten over langere tijd te volgen en herhaaldelijk ontlastingsmonsters te analyseren, kunnen we veranderingen in het microbioom koppelen aan ziekteactiviteit en voedingspatronen." Hierbij streeft hij naar betere diagnostiek en behandeling van diverse aandoeningen door het beter begrijpen van de complexe wereld van onze darmbacteriën. "Bij PDS bijvoorbeeld, zien we aanwijzingen dat de communicatie tussen darmen en hersenen verstoord is. Darmbacteriën spelen hierin mogelijk een cruciale rol, door stoffen te produceren die de darmbarrière beïnvloeden of zelfs direct effect hebben op onze hersenen." 

"We hopen een microbioom profiel te vinden dat PDS kan voorspellen of vroeg kan aantonen," legt Penders uit. "Als we zo'n biomarker vinden, kan dat ons helpen bij het eerder en beter diagnosticeren van PDS. Maar het kan ons ook helpen bij het vinden van effectieve leefstijlaanpassingen bij PDS.” Terugkijkend op de ontwikkelingen in zijn vakgebied, is Penders optimistisch. "Tien jaar geleden konden we alleen dromen van de inzichten die we nu hebben. Met elke studie komen we dichter bij gerichte behandelingen voor een breed scala aan aandoeningen."

Het microbioom als apotheek 

Micro-organismen hebben ook een opmerkelijk vermogen om geneesmiddelen te produceren, zoals antibiotica. "Naast antibiotica produceren micro-organismen ook andere waardevolle medicijnen, zoals cholesterolverlagers, antikankermiddelen en ontstekingsremmers." Met zijn innovatieve onderzoek draagt John Penders bij aan een nieuwe kijk op gezondheid, waarin micro-organismen niet langer vijanden zijn, maar essentiële partners in ons welzijn.

Naast zijn werk aan PDS is Penders betrokken bij verschillende andere projecten, waaronder onderzoek naar darmkanker. Hij legt uit dat micro-organismen niet alleen medicijnen produceren, maar ook de werking ervan kunnen beïnvloeden. "Darmbacteriën kunnen medicijnen in ons maag-darmkanaal omzetten, wat zowel gunstige als ongunstige effecten kan hebben.”

Een voorbeeld: "Bij sommige kankerpatiënten zien we dat darmbacteriën chemotherapie kunnen omzetten, wat leidt tot ernstige bijwerkingen zoals diarree. Dit inzicht opent deuren naar gepersonaliseerde behandelingen. Samen met de onderzoeksgroep van Prof. Marjolein Smidt werken we aan methoden om op basis van het darmmicrobioom te voorspellen welke patiënten bijwerkingen zullen ontwikkelen. Zo kunnen we in de toekomst mogelijk behandelingen aanpassen of het microbioom zelf beïnvloeden om bijwerkingen te verminderen.”

Op mijn vraag hoe dit onderzoek kan leiden tot betere behandelingen, legt hij uit: "We willen deze inzichten graag omzetten in praktische toepassingen. Denk aan voedingsadviezen op maat of nieuwe microbiële therapieën." Hij benadrukt ook het belang van een gerichte aanpak voor specifieke doelgroepen. "We zien dat verstoringen in het microbioom niet bij alle patiënten een even grote rol spelen. Door beter te begrijpen welke subgroepen het meest baat hebben bij microbioom-gerichte behandelingen, kunnen we zulke behandelingen hopelijk veel effectiever maken."

Verlies aan biodiversiteit is een bedreiging

Penders waarschuwt echter voor de gevolgen van het verlies aan biodiversiteit. "Verlies aan diversiteit in het microbioom is een van de oorzaken voor de toename in verschillende ziekten, zoals allergieën en astma. Daarnaast zorgt verlies van diversiteit van zowel microorganismen als dieren en planten ervoor dat er naar schatting jaarlijks minstens één potentieel belangrijk nog onontdekt geneesmiddel verloren gaat. Dit zijn mogelijke oplossingen voor momenteel moeilijk te behandelen ziekten die we zo kwijtraken.”

Daarom worden nu ook maatregelen genomen. "Er wordt internationaal samengewerkt aan een 'darmbacteriekluis', een opslagplaats voor belangrijke bacteriesoorten die bestand is tegen natuurrampen en oorlogen." Het is essentieel dat we onze natuurlijke apotheek beschermen en beter leren begrijpen. Alleen zo kunnen we blijven profiteren van de kracht van microben in de strijd tegen ziekten en in de ontwikkeling van nieuwe, effectieve behandelingen. Die kunnen we inzetten in voeding- en leefstijladviezen maar ook in meer persoonsgerichte behandeling en de verdere ontwikkeling van precisie geneeskunde."

Antibiotica: onmisbare geneesmiddelen met een schaduwzijde

Antibiotica zijn essentiële medicijnen die levensbedreigende bacteriële infecties bestrijden en medische behandelingen veiliger maken. Echter, overmatig of onjuist gebruik leidt tot toenemende resistentie bij bacteriën, die we moeten beperken, omdat het een grote bedreiging vormt voor de volksgezondheid. Resistentie ontwikkelt zich niet alleen bij ziekteverwekkers, maar ook bij darmbacteriën. Mensen komen dagelijks in contact met bacteriën via voeding, andere personen, dieren of oppervlakken. Soms zijn deze bacteriën resistent tegen antibiotica. Reizen naar gebieden met hogere resistentieniveaus vergroot blootstelling aan zulke bacteriën. “Onze COMBAT-studie toonde aan dat 34% van de reizigers resistente bacteriën meeneemt, met percentages tot boven de 80% voor bepaalde bestemmingen.” 

Het monitoren van antibioticaresistentie in microbiomen, zoals in ontlasting en rioolwater, is cruciaal voor het vroegtijdig opsporen van nieuwe resistente bacteriën. Dit helpt bij het begrijpen en aanpakken van factoren die bijdragen aan resistentie, zoals antibioticagebruik in de landbouw en ziekenhuizen. 

Daarnaast zijn antibiotica ook als een tweesnijdend zwaard en niet selectief zijn in hun werking. "Ze doden niet alleen de slechte bacteriën, maar ook de goede in onze darmen. Ironisch genoeg kan het gebruik van antibiotica hierdoor soms juist leiden tot een verhoogd risico op andere infecties. Een van onze belangrijkste doelen nu is om manieren te vinden om de schade aan het darmmicrobioom als gevolg van antibiotica te beperken. Door het darmmicrobioom veerkrachtiger te maken, hopen we de negatieve effecten van antibiotica te verminderen en zelfs terugkerende infecties te voorkomen."

Klinische toepassingen en uitdagingen

Als afsluiting vraag ik naar zijn toekomstvisie. "Ik zie een toekomst waarin we routinematig microbioom analyses gebruiken in de klinische praktijk, gecombineerd met andere biomarkers en leefstijldata. Dit zal hopelijk leiden tot veel preciezere diagnoses, preventieve en therapeutische mogelijkheden voor subgroepen van patiënten en mogelijk resulteren in behandelplannen op maat."

Terugkijkend op de ontwikkelingen in zijn vakgebied, benadrukt Penders het belang van een holistische benadering. "Het microbioom blijft een complex ecosysteem, vergelijkbaar met een bos. Elke soort heeft zijn eigen rol en draagt bij aan het geheel. Verstoring van dit evenwicht en van de diversiteit kan verstrekkende gevolgen hebben." Daarnaast staat het microbioom van de darmen ook in verbinding met het microbioom van de huid, de luchtwegen, en de natuur. Er blijft altijd die fascinerende interactie.”

Holistisch echter ook in de grenzeloze samenwerking waar Penders in zijn inaugurale rede en titel naar verwijst. Het unieke van onderzoek in Maastricht is dat het zich richt op de translatie naar de kliniek en op preventie, waarbij de rol van het microbioom in ziekte en gezondheid wordt bestudeerd in cohortstudies en patiëntgebonden onderzoeken. Een belangrijke vraag blijft wat een 'gezond microbioom' precies inhoudt, wat een uitdaging vormt voor gerichte interventies.

Pleitbezorger voor open grenzen en een gezamenlijke aanpak

“En binnen het onderzoek pleit ik daarom ook voor open grenzen en een gezamenlijke aanpak tussen onderzoekers van verschillende disciplines (epidemiologen, microbiologen, datawetenschappers en andere grensoverschrijdende disciplines) en medisch specialisten. Het blijft grenzeloos boeiend om gezamenlijk hierin op te trekken om met behulp van de nieuwste DNA- en kunstmatige intelligentie technieken verder onderzoek te doen met impact. Voorzichtigheid is echter ook geboden. Ondanks het enthousiasme is het belangrijk om het microbioom niet alleen als Heilige graal te zien”, zegt Penders. Expertise in microbiologische analyse blijft cruciaal om verkeerde interpretaties van data en onrealistische beloftes te voorkomen.

Kijkend naar de toekomst, is Penders optimistisch. "Door ons microbioom beter te begrijpen, kunnen we nieuwe maatwerkstrategieën ontwikkelen om ziekten te voorkomen en te behandelen. Het is een spannende tijd om in dit veld te werken, en ik kijk ernaar uit om te zien welke ontdekkingen we nog gaan doen." Zijn fascinatie voor allemaal samenwerkende beestjes blijft daarom onverminderd groot.

Bekijk de inaugurele lezing van John Penders.

Foto: Appie Derks
Tekst: Danielle Vogt

Vond je dit artikel interessant? Volg ons dan op Instagram en LinkedIn voor meer.