Natuurlijk probioticum ontdekt in microbiomen van pasgeborenen

In de grootste studie tot nu toe naar het microbioom van Britse baby’s hebben onderzoekers van het Wellcome Sanger Institute, University College London (UCL) en de Universiteit van Birmingham gebruik gemaakt van volledige genoomsequencing om ontlastingsmonsters te analyseren van 1.288 gezonde baby’s, allemaal jonger dan een maand oud. de Britse Baby Biome Study¹.

Dit onderzoek, vandaag (6 september) gepubliceerd in Natuurmicrobiologieontdekten dat een van deze heilzame bacteriële pioniers genetisch aangepast was om volledig gebruik te maken van de voedingsstoffen in moedermelk, wat suggereert dat deze het meest geschikt is om te gedijen in het microbioom van een baby. Het team ontdekte dat deze bacterie ook kan voorkomen dat ziekteverwekkers de darmen van baby’s koloniseren, wat het aanzienlijke potentieel ervan als natuurlijk probioticum benadrukt.

De bevindingen zouden de ontwikkeling kunnen ondersteunen van zuigelingenvoeding en therapeutische probiotica die de meest effectieve natuurlijke stammen voor de darmen van de baby bevatten. Momenteel bevatten de meeste commerciële kinderprobiotica een andere bacteriestam die niet voorkomt in de vroege microbiomen van zuigelingen in geïndustrialiseerde samenlevingen zoals het Verenigd Koninkrijk en de VS.^2,3.

Naast de twee nuttige pionierbacteriën benadrukten onderzoekers een derde bacterie die als riskant wordt beschouwd omdat deze kan leiden tot de kolonisatie van antibioticaresistente bacteriën. Dit kan de ontwikkeling van het microbioom van kinderen verstoren en het risico vergroten dat ziekteverwekkers de darm koloniseren.

In de toekomst zou het mogelijk kunnen zijn om te voorspellen hoe de darmen van een baby zich zullen ontwikkelen door het darmmicrobioomprofiel direct na de geboorte in kaart te brengen om te beoordelen welke pionierbacteriën ze hebben. Indien nodig kan een gepersonaliseerd probioticum worden verstrekt om de ontwikkeling van een gezond microbioom te bevorderen en te beschermen tegen potentieel pathogene infecties.

Verder onderzoek, zoals het Microbes, Milk, Mental Health and Me (4M)-project, is nodig om de impact van pionierbacteriën op de gezondheid te begrijpen.⁴ Dit project, mede geleid door het Wellcome Sanger Institute, maakt deel uit van het Children Growing Up in Liverpool-onderzoek waarbij 10.000 moeders en baby’s betrokken waren. Dit uitgebreide onderzoek probeert te onderzoeken hoe factoren zoals het darmmicrobioom van kinderen en de voeding in de vroege levensjaren de ontwikkeling van de hersenen, het gedrag, de emoties en de geestelijke gezondheid op latere leeftijd beïnvloeden.

Het darmmicrobioom is een complex ecosysteem van miljoenen microben die van vitaal belang zijn voor de menselijke gezondheid en belangrijk zijn voor de ontwikkeling van het immuunsysteem. Omdat het zich onmiddellijk bij de geboorte begint te vormen, is de eerste maand de vroegste periode voor interventie met probiotica die kunnen worden gebruikt om het microbioom te herstellen of te stimuleren. Vóór deze studie was er echter een gebrek aan gegevens met een hoge resolutie die lieten zien hoe het microbioom zich in deze levensperiode ontwikkelt en welke bacteriën het nuttigst zouden zijn bij gezonde pasgeborenen.

Voortbouwend op een eerdere Britse Baby Biome Study waaruit bleek dat baby’s geboren via een vaginale bevalling een ander microbioom hadden dan baby’s geboren via een keizersnede⁵analyseerde dit nieuwe onderzoek een uitgebreide dataset van 2.387 ontlastingsmonsters van 1.288 Britse baby’s geboren in ziekenhuizen en enkele van hun moeders. Het team van het Wellcome Sanger Institute, UCL en de Universiteit van Birmingham ontdekte dat alle pasgeborenen in een van de drie microbioomprofielen vielen, elk gekenmerkt door een andere dominante pionierbacterie.

Van deze pionierbacteriën, Bifidobacterium longum subsp. lang (B. longum) En Bifidobacterium breve (B. breve) worden als nuttig beschouwd omdat ze de stabiele kolonisatie van andere nuttige microben bevorderen, en Enterococcus faecalis (E. faecalis) wordt als riskant beschouwd.

B. longum bleek tijdens de bevalling uit de darmen van de moeder te komen, maar het team ontdekte dat B. breve werd niet op deze manier doorgegeven⁶. Dat heeft het team ook ontdekt B. breve is genetisch aangepast om de voedingsstoffen in de moedermelk volledig te benutten en kan voorkomen dat potentieel schadelijke ziekteverwekkers de ingewanden van baby’s koloniseren.

Ongeveer 85 procent van de onderzochte baby’s kreeg in de eerste levensweken borstvoeding. Onderzoekers ontdekten dat borstvoeding versus kunstvoeding geen invloed leek te hebben op het type pionierbacteriën in de darmen van de baby, maar het gebruik van antibiotica wel.⁷. Onderzoekers benadrukken dat andere factoren, zoals de leeftijd van de moeder en het aantal keren dat iemand is bevallen, ook een rol kunnen spelen, maar verder onderzoek is nodig om dit te onderzoeken en de impact op de gezondheidsresultaten op de lange termijn.

Ze toonden ook aan dat een bacterie die veel voorkomt in commerciële probiotica voor kinderen, bekend staat als Bifidobacterium longum subsp. infantis (B. infantis) was geen pioniersbacterie en komt zelden voor bij zuigelingen in het Verenigd Koninkrijk. Deze bevinding komt overeen met onderzoek uit andere westerse geïndustrialiseerde landen dat ook een gebrek aan natuurlijk voorkomen aantoont B. infantis in het microbioom van jonge kinderen^2,3 en suggereert dat B. breve zou een effectiever natuurlijk probioticum kunnen zijn.

Dr. Yan Shao, eerste auteur van het Wellcome Sanger Institute, zei: “Als we de darmen van een pasgeboren baby beschouwen als een ecosysteem dat zich vanaf de geboorte begint te ontwikkelen, was er heel weinig bekend over welke en hoe microben de allereerste zaadjes planten om hebben zich gevestigd vóór de bevindingen van de UK Baby Biome Study. Door de genomische informatie met hoge resolutie van meer dan 1.200 baby’s te analyseren, hebben we drie pionierbacteriën geïdentificeerd die de ontwikkeling van de darmmicrobiota aansturen, waardoor we ze kunnen groeperen in microbioomprofielen voor baby’s. Het kunnen zien van de samenstelling van deze ecosystemen en hoe ze verschillen, is de eerste stap in het ontwikkelen van effectieve gepersonaliseerde interventies om een ​​gezond microbioom te helpen ondersteunen.”

Professor Louise Kenny, hoofdonderzoeker van het onderzoek Children Growing up in Liverpool van de Universiteit van Liverpool, zei: “Beslissingen rond de wijze van bevalling en borstvoeding zijn complex en persoonlijk, en het is belangrijk op te merken dat er niet één ‘one size fits all’-aanpak bestaat wanneer het gaat om wat de beste opties zijn voor u en uw baby. Het is ook belangrijk op te merken dat we nog steeds een onvolledig begrip hebben van hoe de rol van de geboortewijze en verschillende methoden van zuigelingenvoeding de ontwikkeling van het microbioom beïnvloeden en hoe dit de latere gezondheid beïnvloedt. Daarom is dit onderzoek van cruciaal belang. We moeten nieuwe manieren blijven vinden om ervoor te zorgen dat alle kinderen de best mogelijke start in het leven krijgen.”

Professor Nigel Field, co-auteur van het onderzoek aan de UCL, zei: “Hoewel onze studie drie pionierbacteriën op de shortlist heeft gezet die belangrijk zijn voor de ontwikkeling van het microbioom van baby’s, moet nog worden vastgesteld of en hoe verschillende pionierbacteriën de gezondheid en ziekten beïnvloeden, zowel in de kindertijd als in de kindertijd. later in hun leven volgt de UK Baby Biome Study de deelnemers actief op om hier aanwijzingen over te geven, en nu zijn zelfs nog grotere cohorten nodig om de rol van het microbioom van baby’s op de gezondheid te onderzoeken.”

Dr. Trevor Lawley, senior auteur van het Wellcome Sanger Institute, zei: “De ontwikkeling van het microbioom aan het begin van iemands leven zou later grote gevolgen voor hem of haar kunnen hebben. Het is ook een tijd waarin het gebruik van probiotica voor kinderen zeer belangrijk kan zijn. effectief, als we weten welke bacteriën zowel belangrijk als relevant zijn voor de doelpopulaties. Ons onderzoek benadrukt een enorm nuttige pioniersbacterie die moedermelk volledig kan verteren en de pasgeborene kan beschermen tegen schadelijke microben omdat het zich al in de darmen van het kind kan vestigen, en ik hoop dat onze open-accessstudie de rationele selectie van probiotische stammen en de ontwikkeling van nieuwe, op het microbioom gebaseerde therapieën, gebaseerd op genomisch onderzoek, aanmoedigt.”

De onderzoekers willen de deelnemende gezinnen bedanken voor hun tijd en bijdrage aan de Baby Biome Study en de onderzoeksverloskundigen in de wervende ziekenhuizen.

1. De UK Baby Biome-studie is een grootschalige Britse geboortecohortstudie en biobank, met longitudinale follow-up door middel van elektronische koppeling van gezondheidsgegevens. Het heeft tot doel te begrijpen hoe interacties tussen micro-organismen, het immuunsysteem en klinische, sociale en gedragsfactoren tijdens de zwangerschap en het vroege leven de latere gezondheid en ziekte beïnvloeden. Er werden ontlastingsmonsters verzameld van pasgeborenen en moeders, samen met vaginale uitstrijkjes van de moeders en navelstrengbloed. Het werd gefinancierd door Wellcome en was een samenwerking tussen het Wellcome Sanger Institute, UCL, de Universiteit van Birmingham en samenwerkende ziekenhuizen.
2. Ennis, D., Shmorak, S., Jantscher-Krenn, E. Yassour, M. (2024) Longitudinale kwantificering van Bifidobacterium longum subsp. infantis onthult late kolonisatie in de darmen van zuigelingen, onafhankelijk van de HMO-samenstelling van de moedermelk. Natuurcommunicatie. DOI: 10.1038/s41467-024-45209-y
3. Casaburi, G. et al. (2021) Metagenomische inzichten in de structuur en functie van de kindermicrobioomgemeenschap op meerdere locaties in de Verenigde Staten. Wetenschappelijke rapporten. DOI: 10.1038/s41598-020-80583-9
4. Onderzoekers en medewerkers van het Sanger Institute bouwen de meest gedetailleerde dataset over de ontwikkeling van het microbioom ter wereld om nieuwe inzichten in de menselijke gezondheid te ontsluiten, waarbij ze zich specifiek richten op de manier waarop het microbioom de geestelijke gezondheid beïnvloedt. Dit project, genaamd ‘Microbes, Milk, Mental Health and Me’, maakt deel uit van de nieuwe Children Growing Up in Liverpool (C-GULL) studie. Dit onderzoek, gefinancierd door Wellcome, zal de gezondheid van 10.000 baby’s en hun families volgen, van de vroege zwangerschap tot de kindertijd. Het heeft tot doel de complexe interacties tussen genetica, omgeving en blootstelling aan vroege levens op de gezondheidsresultaten op de lange termijn te ontrafelen en probeert te onderzoeken hoe factoren zoals het darmmicrobioom van kinderen en de voeding in het vroege leven de ontwikkeling van de hersenen, het gedrag, de emoties en de geestelijke gezondheid later in het leven beïnvloeden. .
5. De vorige studie analyseerde 1.679 monsters van darmbacteriën van bijna 600 gezonde baby’s en 175 moeders. Het bleek dat vaginaal geboren baby’s andere darmbacteriën hebben dan baby’s die via een keizersnede worden geboren. Hieruit bleek dat vaginaal geboren baby’s de meeste darmbacteriën uit de darmen van hun moeder halen, en niet uit hun vagina, zoals eerder werd gedacht. Baby’s geboren via een keizersnede kregen de bacteriën niet van hun moeder en hadden in plaats daarvan meer bacteriën die verband hielden met ziekenhuisomgevingen. De onderzoekers ontdekten dat de verschillen in darmbacteriën tussen vaginaal geboren baby’s en baby’s met een keizersnede grotendeels verdwenen waren tegen de leeftijd van 1 jaar.
6. Terwijl B. longum bleek tijdens de bevalling uit de darmen van de moeder te komen, B. breve werd niet op deze manier doorgegeven. Deze studie identificeerde niet de exacte bron van overdracht van deze bacterie, maar onderzoekers suggereren dat deze afkomstig zou kunnen zijn van een ander deel van de moeder, bijvoorbeeld het huidmicrobioom. Het bleek ook vaker voor te komen bij kinderen van wie de moeder zich als Aziatisch identificeerde.
7. Uit dit onderzoek blijkt dat het gebruik van antibiotica de kans hierop vergroot E. faecalis Het koloniseren van de ingewanden van baby’s, maar het is niet duidelijk of dit enige gevolgen voor de gezondheid op de lange termijn heeft. Het profileren van een pasgeboren microbioom en het ontwikkelen van een gepersonaliseerde probiotische behandeling zou baby’s met dit microbioomprofiel ten goede kunnen komen.

Dr. Trevor Lawley is ook mede-oprichter en Chief Scientific Officer van Microbiotica, een klinisch biofarmaceutisch bedrijf dat gespecialiseerd is in de ontwikkeling van nauwkeurige, levende biotherapeutische producten met leidende producten op het gebied van immuno-oncologie en inflammatoire darmziekten..

Dit onderzoek werd gefinancierd door Wellcome en het Wellcome Sanger Institute.