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.

 

Gezondheidsfondsen luiden noodklok

jun 2024

Lees meer over Gezondheidsfondsen luiden noodklok

Accijnsverhoging beïnvloedt roker

jun 2024 | COPD, Longoncologie

Lees meer over Accijnsverhoging beïnvloedt roker

Podcastserie: CMV-infectie; diagnostiek en management na transplantatie

jun 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Podcastserie: CMV-infectie; diagnostiek en management na transplantatie

Morfine tegen hoesten bij idiopathische longfibrose

jun 2024

Lees meer over Morfine tegen hoesten bij idiopathische longfibrose

Advies: vergoed benralizumab (Fasenra) voor behandeling ernstig astma

jun 2024 | Astma

Lees meer over Advies: vergoed benralizumab (Fasenra) voor behandeling ernstig astma

Nieuwe richtlijn Longaanval astma

jun 2024 | Astma

Lees meer over Nieuwe richtlijn Longaanval astma

Pulmo Pubquiz 2024

24 sep 2024 om 20:00

Lees meer over Pulmo Pubquiz 2024

Keynote webinar | Spotlight on medication adherence

27 jun 2024 om 18:00 | Astma

Lees meer over Keynote webinar | Spotlight on medication adherence

Diafragmaparalyse - alles wat u moet weten!

13 jun 2024 om 20:00 | Chirurgie

Lees meer over Diafragmaparalyse - alles wat u moet weten!

Niertoxiciteit na orgaantransplantatie – Belicht vanuit diverse disciplines

11 jun 2024 om 20:00 | Acuut nierfalen, Chronische nierschade, Niertransplantatie

Lees meer over Niertoxiciteit na orgaantransplantatie – Belicht vanuit diverse disciplines

Keynote webinar | Spotlight on sleep in brain health

2 mei 2024 om 18:00

Lees meer over Keynote webinar | Spotlight on sleep in brain health

Pulmo Lounge 2: Exacerbaties in COPD

26 mrt 2024 om 20:00 | COPD, Vaccinatie

Lees meer over Pulmo Lounge 2: Exacerbaties in COPD

Keynote webinar: Spotlight on antibody–drug conjugates in cancer

19 feb 2024 om 17:30 | Borstkanker

Lees meer over Keynote webinar: Spotlight on antibody–drug conjugates in cancer

Online live GOLD-café 15 januari 2024

15 jan 2024 om 19:30 | COPD

Lees meer over Online live GOLD-café 15 januari 2024

Is Disease Remission haalbaar bij ernstig astma?

5 jan 2024 | Astma

Lees meer over Is Disease Remission haalbaar bij ernstig astma?

ERS 2023 videoverslagen

COPD

Lees meer over ERS 2023 videoverslagen

ERS in ORANJE 2024

maandag 9 sep 2024 van 17:45 tot 21:30 | Bacteriële infecties, Longoncologie

Lees meer over ERS in ORANJE 2024

Interstitiële Longziekten - Overview van ATS, WASOG, ERS 2024 en nog meer

woensdag 9 okt 2024 van 15:30 tot 21:00 | ILD, Pulmonale hypertensie

Lees meer over Interstitiële Longziekten - Overview van ATS, WASOG, ERS 2024 en nog meer

Gebruik biological bij CRS vermindert aantal aanvullende interventies

jun 2024

Lees meer over Gebruik biological bij CRS vermindert aantal aanvullende interventies

Zijn astma-aanvallen door acute luchtweginfecties te verminderen?

jun 2024 | Astma, Bacteriële infecties, Virale infecties

Lees meer over Zijn astma-aanvallen door acute luchtweginfecties te verminderen?

Speciaal dieet voor immuunsysteem bij allergieën

jun 2024 | Astma, Eczeem

Lees meer over Speciaal dieet voor immuunsysteem bij allergieën

Durvalumab-onderhoudsbehandeling verbetert totale overleving bij limited-stage kleincellig longcarcinoom

jun 2024 | Longoncologie

Lees meer over Durvalumab-onderhoudsbehandeling verbetert totale overleving bij limited-stage kleincellig longcarcinoom

Osimertinib nieuwe standaard bij irresectabel EGFR+ stadium III NSCLC behandeld met chemoradiotherapie

jun 2024 | Longoncologie

Lees meer over Osimertinib nieuwe standaard bij irresectabel EGFR+ stadium III NSCLC behandeld met chemoradiotherapie

Zwangerschapsgymnastiek als primaire preventie voor astma

jun 2024 | Astma

Lees meer over Zwangerschapsgymnastiek als primaire preventie voor astma

Houd schimmels in het microbioom in de gaten

jun 2024 | Astma

Lees meer over Houd schimmels in het microbioom in de gaten

Desensibilisatie mogelijk door de B-geheugencellen aan te passen?

jun 2024

Lees meer over Desensibilisatie mogelijk door de B-geheugencellen aan te passen?

Het was hoog tijd voor nieuwe nomenclatuur, en die is er nu

jun 2024 | Astma, Eczeem

Lees meer over Het was hoog tijd voor nieuwe nomenclatuur, en die is er nu

Podcastserie: CMV-infectie; diagnostiek en management na transplantatie

jun 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Podcastserie: CMV-infectie; diagnostiek en management na transplantatie

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 2024

jun 2024

Lees meer over MedNet Oncologie special Longkanker 2024

MedNet Longziekten 2024-01

mrt 2024

Lees meer over MedNet Longziekten 2024-01

MedNet Longziekten 2023-04

dec 2023

Lees meer over MedNet Longziekten 2023-04

MedNet Oncologie special Longkanker 2023-2

nov 2023

Lees meer over MedNet Oncologie special Longkanker 2023-2

MedNet Longziekten 2023-03

sep 2023

Lees meer over MedNet Longziekten 2023-03

MedNet Longziekten 2023-02

jul 2023

Lees meer over MedNet Longziekten 2023-02

MedNet Oncologie special Longkanker 2023

mei 2023

Lees meer over MedNet Oncologie special Longkanker 2023

MedNet Longziekten 2023-01

mrt 2023

Lees meer over MedNet Longziekten 2023-01

MedNet Longziekten 2022-04

dec 2022

Lees meer over MedNet Longziekten 2022-04