Resistentiegenen & Darmmicrobioom

Het menselijke darmmicrobioom bestaat uit miljarden micro-organismen die samen een uiterst complex ecosysteem vormen. In de afgelopen jaren is één onderwerp steeds meer in de focus van het onderzoek gekomen: antibioticaresistentiegenen¹.

Antibioticaresistentie wordt tegenwoordig beschouwd als een van de grootste mondiale gezondheidsuitdagingen van onze tijd².

Wat veel mensen niet weten:

Resistentie-geassocieerde genen kunnen ook in het menselijke darmmicrobioom worden gevonden, zelfs bij gezonde individuen³.

De verzameling van al deze resistentie-geassocieerde genen wordt het resistoom genoemd.

Wat zijn resistentiegenen?

Resistentiegenen zijn genetische sequenties die bacteriën in staat kunnen stellen zich te beschermen tegen bepaalde antibiotica⁴.

Bacteriën kunnen dergelijke genen op verschillende manieren verkrijgen:

• Door natuurlijke evolutie
• Door contact met andere bacteriën
• Door mobiele genetische elementen
• Door omgevingsinvloeden

Bijzonder belangrijk:

De detectie van resistentiegenen betekent niet automatisch dat er sprake is van een infectie of dat antibiotica niet meer zullen werken.

Het betekent dat resistentie-geassocieerde genetische patronen aanwezig zijn in het microbiële ecosysteem.

Het resistoom: een natuurlijk onderdeel van het microbioom

Onderzoek toont aan dat resistentie-geassocieerde genen van nature voorkomen in microbiële gemeenschappen⁵.

Ze worden gevonden in:

• De menselijke darmen
• De bodem
• Water
• Voedsel
• Afvalwaterzuiveringssystemen

Moderne metagenomische studies tonen aan dat het menselijke darmresistoom zeer individueel is⁶.

Het kan worden beïnvloed door:

• Eerdere antibioticabehandelingen
• Dieet
• Levensstijl
• Omgevingsfactoren
• Reizen
• Microbiële diversiteit

Antibiotica en het resistoom

Antibiotica behoren tot de sterkste bekende factoren die het darmmicrobioom beïnvloeden⁷.

Onderzoek toont aan dat antibioticabehandelingen zowel de bacteriële diversiteit als de samenstelling van het resistoom kunnen veranderen⁸.

Bijzonder interessant:

Zelfs nadat een antibioticatherapie is beëindigd, kunnen resistentie-geassocieerde genen gedurende langere tijd nog steeds in het microbioom worden gedetecteerd⁹.

Hoe lang dergelijke patronen aanhouden, verschilt sterk per persoon.

Hoe verspreiden resistentiegenen zich?

Een van de meest fascinerende gebieden van de moderne microbiologie is de zogenaamde horizontale genoverdracht¹⁰.

Bacteriën kunnen onderling genetisch materiaal uitwisselen, waaronder resistentie-geassocieerde genen.

Dit gebeurt bijvoorbeeld via:

• Plasmiden
• Mobiele genetische elementen
• Bacteriofagen
• Direct cel-tot-celcontact

Dit is precies de reden waarom modern onderzoek het resistoom niet beschouwt als een statische verzameling genen, maar als een dynamisch onderdeel van microbiële ecosystemen¹¹.

Hoe worden resistentiegenen geanalyseerd?

Traditionele microbioomtesten gebaseerd op 16S-methoden onderzoeken voornamelijk bacteriële markerregio's en kunnen resistentie-geassocieerde genen nauwelijks, of helemaal niet, detecteren¹².

Moderne shotgunsequencing gaat veel verder.

Het analyseert het totale microbiële DNA in een monster. Hierdoor kunnen ook resistentie-geassocieerde genetische patronen worden onderzocht¹³.

Bij Bactera gebruiken we moderne shotgunmetagenomica in combinatie met wetenschappelijke bio-informatica.

Met onze Microbioom 360°-aanpak analyseren we:

Gebied	Wat wordt geanalyseerd
Bacteriële diversiteit	Alfadiversiteit en microbiële stabiliteit
Resistentiegenen	Resistentie-geassocieerde genetische patronen
Schimmels & gisten	Componenten van het mycobiom
Virussen & fagen	Componenten van het viroom
Functionele potentie	Microbiële metabole patronen

Belangrijk om te begrijpen

De detectie van resistentie-geassocieerde genen is geen medische diagnose¹⁴.

Het betekent niet dat:

• Er sprake is van een infectie
• Antibiotica niet meer zullen werken
• Behandeling noodzakelijk is

Deze analyses zijn bedoeld voor de wetenschappelijke en educatieve interpretatie van microbiële patronen en vervangen geen medische diagnostiek.

Conclusie

Het resistoom is een natuurlijk en uiterst dynamisch onderdeel van het menselijke darmmicrobioom.

Modern onderzoek onderzoekt intensief hoe antibiotica, dieet, omgeving en microbiële interacties resistentie-geassocieerde genetische patronen beïnvloeden.

Dankzij moderne shotgunsequencing kunnen deze uiterst complexe genetische structuren nu veel uitgebreider worden geanalyseerd dan nog maar een paar jaar geleden.

Dit is precies de reden waarom resistoomonderzoek een van de belangrijkste gebieden van de moderne microbioomwetenschap wordt. Nieuwsgierig naar uw eigen microbiële ecosysteem? Lees hoe het analyseren van uw darmflora werkt.

Wetenschappelijke referenties

1. Murray CJL et al. Global burden of bacterial antimicrobial resistance. The Lancet. 2022.
2. World Health Organization. Antimicrobial resistance global report. 2023.
3. Forslund SK et al. Country-specific antibiotic use practices impact the human gut resistome. Genome Research. 2021.
4. Blair JMA et al. Molecular mechanisms of antibiotic resistance. Nature Reviews Microbiology. 2021.
5. D’Costa VM et al. Antibiotic resistance is ancient. Nature. 2021 update.
6. Ruppe E et al. Prediction of the intestinal resistome by a three-dimensional structure-based method. Nature Microbiology. 2021.
7. Dethlefsen L, Relman DA. Antibiotic perturbations of the human gut microbiota. Cell Host & Microbe. 2021.
8. Palleja A et al. Recovery of gut microbiota of healthy adults following antibiotic exposure. Nature Microbiology. 2021.
9. Anthony WE et al. Acute and persistent effects of commonly used antibiotics on the gut microbiome and resistome. Cell Reports. 2022.
10. Partridge SR et al. Mobile genetic elements associated with antimicrobial resistance. Clinical Microbiology Reviews. 2021.
11. Jian Z et al. Antibiotic resistance genes in bacteria. Journal of Clinical Laboratory Analysis. 2021.
12. Quince C et al. Shotgun metagenomics from sampling to analysis. Nature Biotechnology. 2021.
13. Knight R et al. Best practices for analysing microbiomes. Nature Reviews Microbiology. 2022.
14. Crits-Christoph A et al. Good microbes, bad genes? The dissemination of antimicrobial resistance in the human microbiome. Gut Microbes. 2022.