Microbioom en eNose zijn waardevol voor fenotypering van astma

Delen via:

Tijdens zijn promotieonderzoek in Amsterdam beoordeelde dr. Mahmoud Ibrahim de rol van het luchtwegmicrobioom en de eNose-profielen van de uitgeademde lucht voor het fenotyperen van astma. Hij onderzocht met behulp van het luchtwegmicrobioom het belang van subfenotypering van neutrofiel astma – een fenotype dat lastig te behandelen is en ontdekte dat de eNose een veelbelovend niet-invasief hulpmiddel kan zijn bij de diagnostiek en monitoring van astmapatiënten.

Astma is een heterogene chronische ontstekingsziekte die zich presenteert met meerdere klinische manifestaties. Het stratificeren van astmapatiënten in verschillende fenotypes, gebaseerd op specifieke onderliggende pathologische paden, kan helpen bij het personaliseren van de diagnostiek en behandeling van de patiënten. Bij het fenotyperen van astma kunnen omics-technieken een rol spelen. Dit onderzoeksveld was nog grotendeels onontgonnen.

Waarde van microbioom

In meerdere studies is een verband gevonden tussen het microbioom en astma. “Het is nog niet duidelijk wat de kip en wat het ei is”, laat Ibrahim weten. “Waarschijnlijk is dit een bidirectioneel verband. Het is een snel evoluerend onderzoeksgebied, maar er blijven enkele uitdagingen, zoals methodologische inconsistenties bij het uitvoeren en/of analyseren van microbioomstudies, voordat we de volledige potentiële rol van het microbioom bij astma kunnen ontrafelen. Het overwinnen van deze uitdagingen vormt een gezamenlijke inspanning van alle betrokken onderzoekers.”

Neutrofiel astma is resistent tegen corticosteroïden. Er zijn over het algemeen weinig behandelopties om dit fenotype te behandelen. Ibrahim en collega’s onderzochten de mogelijke rol van het sputummicrobioom bij het fenotyperen van patiënten met ernstige astma.

In een observationele cohortstudie bij volwassenen die is uitgevoerd binnen de U-BIOPRED-studie, is het sputummicrobioom gekarakteriseerd bij patiënten met ernstig astma tijdens een baselinecontrole en 12-18 maanden later. Er werden twee verschillende door het microbioom aangedreven fenotypes gevonden, die verschillen lieten zien wat betreft de leeftijd waarop de astma begon, woonlocaties, rookstatus, longfunctieparameters, neutrofielengetal in het sputum, astma-ernst en gelijktijdige astmamedicatie.

De fenotypes werden onafhankelijk gevalideerd na 12-18 maanden bij patiënten met ernstig astma. Bij ongeveer 85% van de patiënten was het fenotype stabiel in de loop van de tijd. Deze studie wijst erop dat het sputummicrobioom als biomarker kan helpen om het fenotype neutrofiel astma te verfijnen. Op grond daarvan kunnen mogelijk specifieke interventies worden aangepast aan diegenen die verstoorde microbioomprofielen vertonen. “Het fenotype neutrofiel astma is niet een enkele entiteit”, laat Ibrahim weten. “Meerdere factoren kunnen hieraan bijdragen, waaronder microbiële infecties. We moeten de onderliggende oorzaak achterhalen om effectieve therapieën aan te passen aan de behoeften van patiënten. De sequencing van het microbioom kan hierbij een rol spelen.”

Multi-omics-aanpak

Vervolgens wilden de onderzoekers uit Amsterdam informatie uit multi-omics-lagen, waaronder transcriptomics, proteomics en lipidomics, integreren om de onderliggende moleculaire paden van de door microbioom aangedreven fenotypes te ontrafelen. Ze ontdekten dat patiënten met microbiële onevenwichtigheden een afwijkend immuunsysteem kunnen hebben. Dit wijst erop dat het verminderde vermogen om pathogenen adequaat te elimineren kan leiden tot een vicieuze cirkel binnen de pathogenese van astma, die wordt gekenmerkt door een verergering van de symptomen en een daaropvolgende infiltratie van neutrofielen, cytokinen en chemokinen en aanhoudende ontsteking gedurende een relatief lange periode.

Daarnaast bleek dat de moleculaire profilering van astmapatiënten, zoals werd gevonden bij beoordeling van de genexpressie en metagenomica, nodig zou kunnen zijn om het risico op SARS-CoV-2-infectie te schatten bij astmapatiënten. Patiënten met een hoge genexpressie van sputum-endopeptidasen en een lage bacteriële diversiteit van het sputum zouden een verhoogd risico kunnen hebben op het oplopen een SARS-CoV-2-infectie en/of morbiditeit daardoor.

Waarde van eNose

Een ander onderdeel van het proefschrift richt zich op de rol van uitademingslucht als een diagnostisch hulpmiddel bij het detecteren/monitoren van astma-fenotypes. eNoses zijn relatief goedkope, handige apparaten die kunnen worden gebruikt voor een niet-invasieve metabolomische profilering van de uitademingslucht, waarin gebruik wordt gemaakt van patroonherkenning door middel van een sensor.

Atopie wordt meestal gediagnosticeerd met behulp van een huidpriktest of door het nemen van een bloedmonster, waarbij het specifieke IgE tegen een lijst van vooraf geselecteerde allergenen wordt gemeten.

De Amsterdamse onderzoekers evalueerden het vermogen van uitgeademde eNose-profielen om onderscheid te maken tussen atopische en niet-atopische astmapatiënten in vier cohorten met verschillende leeftijdsgroepen. De uitademingsprofielen werden gemeten met behulp van verschillende eNose-technologieën (offline en real-time). Verschillende machine learning-modellen lieten zien dat atopische en niet-atopische personen konden worden geclassificeerd op basis van eNose-profielen, ongeacht de gebruikte eNose-technologie. Deze studie wees erop dat eNoses nuttig kunnen zijn voor de niet-invasieve fenotypering van astma.

Ibrahim verwacht dat de toekomstige implicaties veelbelovend kunnen zijn. Ten eerste kan het lastig zijn om een huidtest uit te voeren of bloed af te nemen bij kinderen. Bovendien kan de uitslag van een huidpriktest beïnvloed worden door de aanwezigheid van een comorbide huidziekte, zoals constitutioneel eczeem, of door het gebruik van bepaalde medicijnen, zoals antihistaminica of andere medicatie. In die situaties kan de eNose worden gebruikt als een screeningsinstrument om astmapatiënten niet-invasief en snel te fenotyperen. “We zijn van plan om in de uitademingslucht de chemische samenstelling van de verbindingen die gerelateerd zijn aan atopie te onderzoeken, om de onderliggende pathogenese te begrijpen.”

Longitudinale versus cosssectionele studieopzet

In een andere longitudinale studie naar de eNose volgden de onderzoekers astmapatiënten en gezonde controlepersonen driemaal per week gedurende twee maanden voorafgaand aan een experimentele challenge met het rinovirus en een maand daarna. “We wilden onderzoeken of een enkele momentopname van het eNose-profiel, zoals uitgevoerd in crosssectionele studies, voldoende is om astmapatiënten te onderscheiden van gezonde controlepersonen”, vertelt Ibrahim. “Met andere woorden: moeten patiënten meerdere keren naar de arts gaan om met behulp van de eNose-technologie de diagnose astma te krijgen?”

De eNose was in staat om bij ieder studiebezoek 100% onderscheid te maken tussen astmapatiënten en gezonde controlepersonen, ongeacht de virale challenge. Daarentegen toonde een vergelijking van de previrale fase met de postvirale fase, vastgesteld in longitudinale analyses, bij astmapatiënten meer veranderingen in de profielen van de uitademingslucht dan bij controlepersonen. Dit was alleen duidelijk bij sommige bezoeken tijdens de virale challenge-fase.

Een crosssectionele studieopzet kan volgens Ibrahim nuttig zijn om biomarkers te ontdekken die onderscheid maken tussen gezondheid en ziekte. Een longitudinale studieopzet is echter essentieel om de dynamische invloeden te detecteren die worden geïntroduceerd door een externe trigger. In beide scenario’s kan de eNose dienen als een veelbelovend niet-invasief hulpmiddel voor de diagnostiek en monitoring van astmapatiënten.

Ibrahim MIA. Omics-guided precision medicine: microbiomics and breathomics in asthma phenotyping. PhD thesis, University of Amsterdam.

 

Ontregel het onderzoek

dec 2022

Lees meer over Ontregel het onderzoek

Sintilimab plus bevacizumab-biosimilar en chemotherapie voor EGFR-gemuteerd NSCLC met progressie na EGFR-TKI

nov 2022 | Longoncologie

Lees meer over Sintilimab plus bevacizumab-biosimilar en chemotherapie voor EGFR-gemuteerd NSCLC met progressie na EGFR-TKI

Lareb start met onderzoek Bijwerkingmonitor

nov 2022 | Arthritis psoriatica, Eczeem, IBD, JIA, Psoriasis, RA, Spondyloartritis

Lees meer over Lareb start met onderzoek Bijwerkingmonitor

Serplulimab plus chemotherapie als eerstelijnsbehandeling bij ES-SCLC

nov 2022 | Longoncologie

Lees meer over Serplulimab plus chemotherapie als eerstelijnsbehandeling bij ES-SCLC

Drie miljoen euro voor onderzoek naar blootstelling jongeren aan vervuilde lucht

nov 2022 | Astma, COPD

Lees meer over Drie miljoen euro voor onderzoek naar blootstelling jongeren aan vervuilde lucht

Geen dexamethason voor benauwdheid bij patiënten met kanker

nov 2022 | Borstkanker, Bot en wekedelen, Gynaecologische oncologie, Hoofd-hals, Longoncologie, Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Geen dexamethason voor benauwdheid bij patiënten met kanker

Live online GOLD-café

23 jan 2023 om 19:30 | COPD

Lees meer over Live online GOLD-café

Antistolling en bloedingen

8 dec 2022 om 20:00

Lees meer over Antistolling en bloedingen

Pulmo Lounge: Hoesten, een oplosbaar probleem?

23 nov 2022 om 20:00

Lees meer over Pulmo Lounge: Hoesten, een oplosbaar probleem?

ERS Highlights 2022

9 nov 2022 om 20:00 | Astma, COPD, Pulmonale hypertensie

Lees meer over ERS Highlights 2022

Small Airways Symposium 2022: Nieuwste inzichten in Small Airways Disease

8 nov 2022 | Astma, COPD

Lees meer over Small Airways Symposium 2022: Nieuwste inzichten in Small Airways Disease

Small Airways Symposium 2022: Duurzame zorg bij astma en COPD

8 nov 2022 | Astma, COPD

Lees meer over Small Airways Symposium 2022: Duurzame zorg bij astma en COPD

Recidief van chronische rhinosinusitis met nasale poliepen (CRSwNP) na operatie? Wat nu...

12 okt 2022

Lees meer over Recidief van chronische rhinosinusitis met nasale poliepen (CRSwNP) na operatie? Wat nu...

Webcast Immuuntherapie: herkennen van bijwerkingen en acties voor de niet-oncoloog

12 okt 2022 | Immuuntherapie

Lees meer over Webcast Immuuntherapie: herkennen van bijwerkingen en acties voor de niet-oncoloog

Toegevoegde waarde en praktische toepassing van FeNO bij ernstig astma

4 okt 2022 | Astma

Lees meer over Toegevoegde waarde en praktische toepassing van FeNO bij ernstig astma

Astma Module 1: Uitdagingen in het diagnostisch proces

Lees meer over Astma Module 1: Uitdagingen in het diagnostisch proces

Astma Module 2: Inzicht in ernstig astma

Lees meer over Astma Module 2: Inzicht in ernstig astma

Antistolling en bloedingen

donderdag 8 dec 2022 van 19:30 tot 22:00

Lees meer over Antistolling en bloedingen

Nieuwe vaccinatiestrategie verbetert humorale respons bij patiënten met ANCA-geassocieerde vasculitis

Lees meer
Lees meer over Nieuwe vaccinatiestrategie verbetert humorale respons bij patiënten met ANCA-geassocieerde vasculitis

Vergelijkbare werkzaamheid rituximab en cyclofosfamide bij patiënten met interstitiële longziekte

Lees meer
Lees meer over Vergelijkbare werkzaamheid rituximab en cyclofosfamide bij patiënten met interstitiële longziekte

Risico op tuberculose vooral verhoogd in eerste drie maanden na starten ART

Lees meer
Lees meer over Risico op tuberculose vooral verhoogd in eerste drie maanden na starten ART

ESMO in FOCUS 2022

Lees meer
Lees meer over ESMO in FOCUS 2022

Sotorasib versus docetaxel bij eerder behandeld KRAS-gemuteerd NSCLC

Lees meer
Lees meer over Sotorasib versus docetaxel bij eerder behandeld KRAS-gemuteerd NSCLC

Larotrectinib geeft duurzame respons en is veilig bij tumoren met NTRK-fusies

Lees meer
Lees meer over Larotrectinib geeft duurzame respons en is veilig bij tumoren met NTRK-fusies

Atezolizumab verbetert overleving bij NSCLC met contra-indicaties voor platinumhoudende chemotherapie

Lees meer
Lees meer over Atezolizumab verbetert overleving bij NSCLC met contra-indicaties voor platinumhoudende chemotherapie

Sotorasib verbetert PFS ten opzichte van docetaxel bij KRAS G12C-gemuteerd NSCLC

Lees meer
Lees meer over Sotorasib verbetert PFS ten opzichte van docetaxel bij KRAS G12C-gemuteerd NSCLC

Arbeidsdeelname bij PAH hangt samen met opleidingsniveau en 6MWD

Lees meer
Lees meer over Arbeidsdeelname bij PAH hangt samen met opleidingsniveau en 6MWD

Zorgtransitie: Thuistoedieningspilot met anti-IL5 behandelingen voor ernstig astma

nov 2021 | Astma

Lees meer over Zorgtransitie: Thuistoedieningspilot met anti-IL5 behandelingen voor ernstig astma

MedNet Oncologie special Longkanker 2022

nov 2022

Lees meer over MedNet Oncologie special Longkanker 2022

MedNet Longziekten 2022-03

sep 2022

Lees meer over MedNet Longziekten 2022-03

MedNet Longziekten 2022-02

jun 2022

Lees meer over MedNet Longziekten 2022-02

MedNet Longziekten 2022-01

mrt 2022

Lees meer over MedNet Longziekten 2022-01