Zusammenspiel zwischen Darmmikrobiom und multimodalen MRT-Biosignaturen des Gehirns zur Vorhersage des Ansprechens auf eine anti-TNF-Therapie bei Colitis ulcerosa

• Antragsteller: Professor Dr. Raja Atreya; Professor Dr. Arnd Dörfler
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie ; Immunologie ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505539112

Colitis ulcerosa stellt eine der häufigsten chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen dar. Neben Diarrhoen und rektalen Blutungen sind insbesondere abdominelle Schmerzen und Fatigue belastende Symptome. Anti-TNF-Antikörper haben zu einer deutlichen Verbesserung der Behandlungsmöglichkeiten der Patienten geführt. Allerdings sind diese nur bei einer Subgruppe von Patienten wirksam und es besteht noch immer eine Diskrepanz zwischen der objektiven Kontrolle der Entzündungsaktivität und der subjektiven, zentralen Wahrnehmung der Beschwerden und der Patienten-orientierten Symptome. In umfangreichen Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen, insbesondere auch bei CED-Patienten, mittels funktioneller MRT (fMRT) eine rasche Abnahme der Schmerzwahrnehmung als Korrelat für ein erfolgreiches Ansprechen auf eine anti-TNF-Antikörpertherapie nachweisbar ist. Dies zeigte sich in primär nozizeptiven und limbischen Bereichen, die an der Schmerzerfahrung, den Emotionen und der Körperempfindung beteiligt sind, lange bevor eine Abheilung der mukosalen Entzündung beobachtet werden konnte. Diese Daten könnten zur Prädiktion auf ein therapeutisches Ansprechen auf die anti-TNF Therapie bei Colitis ulcerosa Patienten verwendet werden. Es hat sich ferner gezeigt, dass das intestinale Mikrobiom die Darm-Hirn-Achse beeinflusst und auch Veränderungen in der Gehirnfunktion hervorrufen kann. Allerdings wurden Veränderungen in der Zusammensetzung des intestinalen Mikrobioms bisher nicht direkt mit MRT-Veränderungen bei Colitis ulcerosa Patienten in Verbindung gebracht. Wir gehen davon aus, dass ein vom intestinalen Mikrobiom abhängiger Krankheitssubtyp durch eine spezifische Biosignatur in der multimodalen MRT repräsentiert wird und diese die Wirksamkeit der anti-TNF Therapie vorhersagen kann. Im Rahmen unseres Projekts wollen wir den Zusammenhang zwischen Gehirn, intestinalem Mikrobiom und der Krankheitsaktivität nach Beginn der anti-TNF Therapie bei Colitis ulcerosa Patienten besser verstehen. Ziel ist es daher, die Zusammensetzung des Mikrobioms im Hinblick auf das Ansprechen auf anti-TNF zu charakterisieren und multimodale zerebrale MRT-Daten mit Hilfe von Maschine-Learning-Algorithmen mit individuellen klinischen Parametern bei Colitis ulcerosa Patienten zu korrelieren, um ein Ansprechen auf die anti-TNF Therapie vorherzusagen. Die Charakterisierung spezifischer Subtypen von Colitis ulcerosa Patienten auf der Grundlage ihrer Mikrobiom-Zusammensetzung in Verbindung mit der jeweiligen MRT-Biosignatur des Gehirns, und deren Verknüpfung mit dem Ansprechen auf die anti-TNF-Therapie, würde nicht nur unser pathophysiologisches Krankheitsverständnis verbessern, sondern könnte auch neue Wege für die individualisierte Therapie und Vorhersage des Therapieansprechens ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Klinische Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: KFO 5024: Immun-Checkpoints der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn bei entzündlichen und neurodegenerativen Erkrankungen (GB.com)