16 maart 2018

Producenten van schoonheids- en huidverzorgingsproducten bepalen voor een belangrijk deel welke bacteriën er op je huid leven. Dit laten biologen van het Radboudumc en de Universiteit Utrecht zien met een door hen ontwikkeld computermodel. Het model bepaalt uit het DNA van de micro-organismen de combinatie van de aanwezige metabolieten; hun voedings- en afvalstoffen. Deze methode is interessant omdat het moeilijk is de metabolieten-samenstelling experimenteel te bepalen, terwijl die belangrijke aanwijzingen kan geven over ziekte en gezondheid. De resultaten van het onderzoek verschenen afgelopen week in Nature Microbiology.

Metabolieten bepalen bijvoorbeeld je lichaamsgeur. Het kunnen ook voor het lichaam moeilijk afbreekbare of zelfs giftige stoffen zijn. In de afgelopen jaren is duidelijk geworden dat de mens één groot, wandelend ecosysteem is waarin duizenden micro-organismen en metabolieten voorkomen, die een complexe wisselwerking hebben met de activiteit van cellen en weefsels. Zo zorgen darmtumoren voor veranderingen in de metabolieten-samenstelling in de darm, waardoor bepaalde bacteriën beter gaan groeien.
 
Lastig te bepalen
“Metabolieten blijken dus erg belangrijk, maar hun precieze samenstelling op een bepaalde plek in het lichaam is vaak heel lastig te bepalen. Het aantal verschillende metabolieten is enorm groot en hun concentraties kunnen sterk verschillen”, licht onderzoeksleider Bas Dutilh van de Universiteit Utrecht toe. “Omdat metabolieten en de aanwezige bacteriën zo sterk aan elkaar gekoppeld zijn, bedachten wij dat het ook mogelijk moet zijn om hun samenstelling te voorspellen op basis van de aanwezige bacteriën. De enige input die we hiervoor nodig hebben zijn de genen van die bacteriën en dat is tegenwoordig dankzij de vooruitgang in metagenomics goed mogelijk.”
 
Verrassend consistent
In een computermodel simuleren de onderzoekers voor alle bacteriesoorten welke metabolieten die nodig hebben om te kunnen groeien. Dit is af te leiden uit het DNA, om precies te zijn uit de codering voor de enzymen die daarin staat. Vervolgens wordt bepaald welke metabolietconcentraties nodig zijn om de gemeten bacterieconcentraties te kunnen verklaren. “De voorspellingen die uit onze analyses komen, blijken verrassend consistent met wat er bekend is over de metabolietconcentraties in en op het menselijk lichaam”, vertelt eerste auteur en promovendus Daniel Garza van het Radboudumc.
 
Toepasbaar voor iedere omgeving
“Wij hebben de bruikbaarheid van het computermodel nu laten zien voor de menselijke huid, mond, darmen en vagina, omdat daarover al veel bekend is”, vertelt hoogleraar Bioinformatica Martijn Huijnen van het Radboudumc. “Maar in principe is deze techniek toepasbaar voor iedere omgeving waar bacteriën in voorkomen, bijvoorbeeld ook in de grond bij plantenwortels.”
 
Beauty- en verzorgingsproducten
Op de huid werden veel stoffen gevonden die bekend staan als ingrediënten van beauty- en verzorgingsproducten, zoals myristinezuur, een geurstof die gemakkelijk door de huid wordt geabsorbeerd. Ook de aanwezigheid van een significante hoeveelheid lood werd voorspeld, wat in overeenstemming is met een eerdere experimentele studie. Waar dit giftige metaal vandaan komt is vooralsnog gissen. Lood in benzine is in Nederland en in de VS, waar de monsters vandaan komen, al lang verboden. “Het zit nog wel in sommige merken lippenstift, maar het lijkt me sterk dat dit de relatief hoge concentraties op allerlei huidmonsters verklaart”, aldus Dutilh.

 

Het model
Het computeralgoritme, MAMBO genaamd (voor ‘Metabolomic Analysis of Metagenomes using fBa and Optimization’), werkt als volgt (zie figuur). (1) Eerst zijn computermodellen gemaakt van het metabolisme van de meer dan 1.500 bacteriën die in en op het menselijk lichaam voorkomen. Hierin is het verband tussen de aanwezige metabolieten-concentraties en de groei van iedere bacterie vastgelegd. (2) Op basis van deze modellen worden computersimulaties uitgevoerd voor een bepaald, goed gedefinieerd, metabolieten-milieu. Dit levert een profiel op dat weergeeft hoe goed elke bacterie-populatie kan groeien op het ingevoerde metabolieten-milieu. (3) Het profiel uit de simulatie wordt vergeleken met een experimenteel bepaald profiel uit bijvoorbeeld huid- of poepmonsters. (4) Na simulaties van miljoenen en miljoenen milieus, wordt het bacterie-profiel gevonden dat het best overeenkomt met het experimenteel bepaalde profiel. De metabolieten-concentraties die daarbij horen vormen de voorspelling over het milieu waarin de bacteriën gemeten zijn.

Meer informatie


drs. Marcel Wortel

persvoorlichter

(024) 81 87389


Pieter Lomans

persvoorlichter

06 3197 0558

Meer nieuws


Minder zuurstof remt ontsteking Mogelijk beschermingsmechanisme tegen overmatige afweer

9 juli 2018

Patiënten op de intensive care hebben vaak ontstekingen en een verminderde zuurstoftoevoer naar vitale organen. Onderzoekers Dorien Kiers en Matthijs Kox van het Radboudumc ontdekten dat zo’n laag zuurstofgehalte de afweerreactie remt.

lees meer

Nieuw soort antibioticum ontdekt Kans op bijwerkingen en resistentieontwikkeling bijzonder klein

6 juli 2018

Een nieuw soort antibioticum biedt mogelijk uitkomst aan miljoenen COPD-patiënten en kinderen met een middenoorontsteking. Het middel heeft waarschijnlijk geen bijwerkingen en heeft daarnaast als grote voordeel dat er geen resistentieontwikkeling plaatsvindt.

lees meer

Vier bevallingen met één verpleegkundige

5 juli 2018

Verpleegkundige was aanwezig bij de geboorte van alle vier de kinderen uit één gezin.

lees meer

Slim voorspellen kan levens redden Radboudumc koppelt voorspellende software aan continue monitoring

4 juli 2018

Door continue monitoring van vijf vitale functies te koppelen aan voorspellende software, krijgen zorgverleners een risicoscore te zien. Met deze score kan bijvoorbeeld sepsis (bloedvergiftiging) of een longembolie vroegtijdig gesignaleerd worden en kan eerder worden ingegrepen.

lees meer

Duizend keer prikken in een kikkererwt Radboudumc voert duizendste endoscopische operatie aan hypofyse uit

3 juli 2018

Een gezwel op de hypofyse is een zeldzame aandoening die met een gespecialiseerde kijkbuisoperatie is te behandelen. Het Radboudumc is daarmee het grootste en meest ervaren expertisecentrum voor hypofyse-operaties in Nederland.

lees meer

1000e deelnemende patiënt aan studie late effecten kanker

3 juli 2018

Op 20 juni 2018 heeft in het Radboudumc de duizendste patiënt deelgenomen aan de landelijke SKION LATER studie naar late effecten van kanker.

lees meer
  • Snel naar