Tot nu toe niet-detecteerbare biomarkers in darmbacteriën, immuunreacties en metabolisme bieden hoop voor toekomstige diagnostische instrumenten
Gepeerreviewde publicatie – Jackson Laboratory
Video: Het verband tussen het microbioom en het chronischevermoeidheidssyndroom
Nieuw onderzoek door The Jackson Laboratory, Duke University en het Bateman Horne Center toont aan dat het chronischevermoeidheidssyndroom (ME/cvs) zichtbare biologische sporen in het lichaam kan achterlaten.
© The Jackson Laboratory
Transcript
Dr. Derya Unutmaz
Mijn naam is Derya Unutmaz. Ik ben immunoloog. Ik ben opgeleid als arts, maar doe al 35 jaar onderzoek. Mijn belangrijkste focus ligt op het begrijpen van hoe het immuunsysteem werkt, zowel op de basis als in de context van ziekten, met name chronische ziekten. Hoe kunnen we het immuunsysteem onderzoeken tegen kanker, veroudering en andere aandoeningen?
Weet je, ik heb veel empathie voor de patiënten en een van de dingen die me echt tot een ME/cvs-onderzoek hebben gedreven, is te zien hoeveel deze patiënten lijden. Myalgische encefalomyelitis/ chronischevermoeidheidssyndroom – het is in feite een ziekte die zeer heterogeen is. Een chronische ziekte met zeer ernstige symptomen zoals vermoeidheid, pijn en cognitieve problemen. En dus is het super om te zien dat er licht is aan het einde van de tunnel, en dat is zeer bevredigend.
Wat is het microbioom? Allereerst – het is waarschijnlijk het grootste systeem in ons lichaam. Er leven miljarden bacteriën in onze darmen, en sommige op onze huid. Sterker nog, er zijn meer bacteriën in ons lichaam dan cellen. Deze bacteriën maken dus deel uit van ons. Ze produceren duizenden chemicaliën, die we metabolieten noemen. En deze metabolieten beïnvloeden vrijwel onze hele biologie, met name het immuunsysteem en het zenuwstelsel.
Het doel was al vanaf het begin om veel monsters van de patiënten te verzamelen. We hadden namelijk ongeveer 150 patiënten, 100 zeer goed op elkaar afgestemde gezonde controles, uit dezelfde omgeving. En we verzamelden zeer nauwgezet bloedmonsters, microbioommonsters en ook bloedmetabolieten. We hebben gekeken naar duizend verschillende metabolieten in het bloed van elke patiënt. En natuurlijk hebben we zeer gedetailleerde immuunprofilering uitgevoerd. We hebben gekeken naar verschillende celtypen, immuuncellen, de geproduceerde cytokines, enzovoort. Dit was dus een enorme dataset die we over een periode van bijna vijf jaar hebben verzameld. En toen hebben we artificiële intelligentie toegepast. We noemen het biomap AI, omdat het doel was om deze enorme dataset te hebben, miljoenen bits aan data. Hoe leggen we verbanden tussen al deze datapunten?
Dus een van de belangrijkste dingen die we beschreven, is dat we speciale verbanden ontdekten tussen het microbioom en de neurologische symptomen of cognitieve problemen. De emotionele problemen, weet je, die teruggaan naar de frustratie dat patiënten te horen krijgen dat het allemaal tussen hun oren zit. Ja, dat is het. Een deel ervan zit tussen hun oren, maar het is een biologisch probleem. Het is geen psychologisch probleem. Dingen veranderen. Dingen worden verstoord door het microbioom en de metabolieten. Dus we waren in staat om alles wat zich in het hoofd bevond, biologisch te koppelen aan het microbioom en een deel ervan aan het immuunsysteem.
Wat ik een van de heilige gralen van de geneeskunde zou noemen, is om de diagnose en de behandeling echt te personaliseren voor de patiënt. Je moet de patiënt behandelen, niet de ziekte. Helaas, weet je, ik heb geneeskunde gestudeerd en ons werd verteld om de ziekte te behandelen. Dus we behandelen diabetes, we behandelen hartziekten. We behandelen niet de diabetes van die persoon. En dus denk ik dat deze studie aantoont dat je bij complexe chronische ziekten moet focussen op wat er mis is bij die patiënt of die groep patiënten. En laten we dat gewoon oplossen. Het is niet zomaar een one-size-fits-all-aanpak.
Miljoenen mensen die lijden aan myalgische encefalomyelitis/chronischevermoeidheidssyndroom (ME/cvs), een slopende aandoening die vaak over het hoofd wordt gezien vanwege een gebrek aan diagnostische hulpmiddelen, staan mogelijk dichter bij gepersonaliseerde zorg. Dat blijkt uit nieuw onderzoek dat laat zien hoe de ziekte de interacties tussen het microbioom, het immuunsysteem en de stofwisseling verstoort.
De bevindingen – mogelijk relevant voor langdurige covid vanwege de gelijkenis met ME/cvs – zijn afkomstig van gegevens van 249 personen die zijn geanalyseerd met behulp van een nieuw platform voor artificiële intelligentie (AI) dat ziektebiomarkers identificeert uit ontlasting, bloed en andere routinematige laboratoriumtests.
“Onze studie behaalde een accuraatheid van 90% bij het onderscheiden van personen met het chronischevermoeidheidssyndroom, wat significant is omdat artsen momenteel geen betrouwbare biomarkers hebben voor de diagnose”, aldus auteur van het onderzoek, dr. Derya Unutmaz, hoogleraar immunologie aan The Jackson Laboratory (JAX). “Sommige artsen betwijfelen of het wel een echte ziekte is vanwege het ontbreken van duidelijke laboratoriummarkers, en schrijven het soms toe aan psychologische factoren.”
Het onderzoek werd geleid door dr. Julia Oh, voorheen werkzaam bij JAX en nu microbioloog en hoogleraar aan Duke University, in samenwerking met ME/cvs-artsen Lucinda Bateman en Suzanne Vernon van het Bateman Horne Center, en Unutmaz, directeur van het JAX ME/CFS Collaborative Research Center. Details verschijnen vandaag in Nature Medicine.
Het onzichtbare in kaart brengen
Chronischevermoeidheidssyndroom wordt gekenmerkt door ernstige symptomen die fysieke en mentale activiteiten aanzienlijk belemmeren, waaronder aanhoudende vermoeidheid, slaapstoornissen, duizeligheid en chronische pijn.
Deskundigen vergelijken ME/cvs vaak met langdurige covid, omdat beide aandoeningen vaak volgen op virale infecties, zoals het epstein-barrvirus. In de Verenigde Staten treft ME/cvs tussen de 836.000 en 3,3 miljoen mensen – van wie velen niet gediagnosticeerd zijn – en kost het de economie jaarlijks $ 18 tot $ 51 miljard aan zorgkosten en productiviteitsverlies, aldus de Centers for Disease Control and Prevention.
Uit eerdere studies is gebleken dat er sprake is van immuunverstoringen bij ME/cvs, aldus Unutmaz. Dit nieuwe onderzoek bouwt voort op deze bevindingen door te onderzoeken hoe het darmmicrobioom, de metabolieten en immuunreacties op elkaar inwerken. Het team koppelde deze verbanden aan twaalf klassen van door patiënten gerapporteerde symptomen, die werden verzameld uit honderden datapunten die waren gegenereerd door enquêtes over de gezondheid en leefstijl van patiënten. Deze omvatten slaapstoornissen, hoofdpijn, vermoeidheid, duizeligheid en andere symptomen die de onderzoekers volledig in kaart brachten, van veranderingen in het microbioom tot metabolieten, immuunreacties en klinische symptomen.
“We hebben klinische symptomen geïntegreerd met geavanceerde omica-technologieën om nieuwe biomarkers voor ME/cvs te identificeren”, aldus Oh. “Het koppelen van symptomen op dit niveau is cruciaal, omdat ME/cvs zeer variabel is. Patiënten ervaren een breed scala aan symptomen die verschillen in ernst en duur, en de huidige methoden kunnen die complexiteit niet volledig vastleggen.”
“Onze studie behaalde een accuraatheid van 90% bij het onderscheiden van personen met het chronische-vermoeidheidssyndroom, wat significant is omdat artsen momenteel geen betrouwbare biomarkers hebben voor de diagnose. Sommige artsen betwijfelen of het een echte ziekte is vanwege het ontbreken van duidelijke laboratoriummarkers, en schrijven het soms toe aan psychologische factoren.”
– Derya Unutmaz, auteur van de studie en professor immunologie aan JAX
Om de studie uit te voeren, analyseerden de onderzoekers uitgebreide gegevens, verzameld door het Bateman Horne Center, een toonaangevend onderzoekscentrum voor ME/cvs, long covid en fibromyalgie in Salt Lake City, Utah. Dr. Ruoyun Xiong, tevens hoofdauteur van het onderzoek, ontwikkelde een diep neuraal netwerkmodel genaamd BioMapAI. De tool integreert darmmetagenomica, plasmametabolomica, immuuncelprofielen, bloedtestgegevens en klinische symptomen van 153 patiënten en 96 gezonde personen gedurende vier jaar.
Analyse van immuuncellen bleek het meest nauwkeurig in het voorspellen van de ernst van symptomen, terwijl microbioomgegevens gastro-intestinale, emotionele en slaapstoornissen het beste voorspelden. Het model verbond duizenden patiëntgegevenspunten en reconstrueerde symptomen zoals pijn en gastro-intestinale problemen, naast diverse andere. Het toonde ook aan dat patiënten die minder dan vier jaar ziek waren, minder verstoorde netwerken hadden dan patiënten die meer dan tien jaar ziek waren.
“Uit onze gegevens blijkt dat deze biologische verstoringen in de loop van de tijd steeds hardnekkiger worden”, aldus Unutmaz. “Dat betekent niet dat ME/cvs van langere duur niet omkeerbaar is, maar het kan wel een grotere uitdaging vormen.”
De studie omvatte 96 gezonde controlepersonen van dezelfde leeftijd en hetzelfde geslacht. Er werd een evenwichtige interactie tussen microbioom, metabolieten en immuunsysteem waargenomen, in tegenstelling tot de aanzienlijke verstoringen bij ME/cvs-patiënten die verband hielden met vermoeidheid, pijn, problemen met emotionele regulatie en slaapstoornissen.
ME/cvs-patiënten hadden ook lagere niveaus van butyraat, een nuttig vetzuur dat in de darmen wordt geproduceerd, samen met andere voedingsstoffen die essentieel zijn voor de stofwisseling, het controleren van de ontsteking en energie. Patiënten met verhoogde niveaus van tryptofaan, benzoaat en andere markers wezen op een microbieel onevenwicht. Er werden ook verhoogde ontstekingsreacties waargenomen, met name van MAIT-cellen die gevoelig zijn voor de microbiële gezondheid van de darmen.
“MAIT-cellen vormen een brug tussen de gezondheid van de darmen en bredere immuunfuncties, en hun verstoring samen met de butyraat- en tryptofaanroutes, die normaal gesproken ontstekingsremmend werken, duidt op een diepgaand onevenwicht”, aldus Unutmaz.
Een bruikbare dataset
Hoewel de bevindingen nog verder gevalideerd moeten worden, vergroten ze het begrip van wetenschappers over ME/cvs aanzienlijk en bieden ze duidelijkere hypothesen voor toekomstig onderzoek, aldus de auteurs.
Omdat diermodellen de complexe neurologische, fysiologische, immuun- en andere systeemverstoringen die bij ME/cvs worden gezien, niet volledig kunnen weerspiegelen, zei Oh dat het cruciaal zal zijn om mensen direct te bestuderen om beïnvloedbare factoren te identificeren en gerichte behandelingen te ontwikkelen.
“Het microbioom en metaboloom zijn dynamisch”, zei Oh. “Dat betekent dat we mogelijk kunnen ingrijpen – via voeding, levensstijl of gerichte therapieën – op manieren die genomische data alleen niet kunnen bieden.”
BioMapAI behaalde ook een nauwkeurigheid van ongeveer 80% in externe datasets, waarmee belangrijke biomarkers uit de oorspronkelijke groep werden bevestigd. Deze consistentie tussen de diverse data was opvallend, aldus de auteurs.
“Ondanks diverse methoden voor gegevensverzameling kwamen er gemeenschappelijke ziektekenmerken naar voren in vetzuren, immuunmarkers en metabolieten”, aldus Oh. “Dat vertelt ons dat dit niet willekeurig is. Dit is echte biologische ontregeling.”
De onderzoekers zijn van plan hun dataset breed te delen met BioMapAI, dat analyses van uiteenlopende symptomen en ziekten ondersteunt en op effectieve wijze multi-omica-gegevens integreert die moeilijk te repliceren zijn in diermodellen.
“Ons doel is om een gedetailleerde kaart te maken van hoe het immuunsysteem interageert met darmbacteriën en de chemicaliën die ze produceren”, aldus Oh. “Door deze punten met elkaar te verbinden, kunnen we beginnen te begrijpen wat de ziekte veroorzaakt en de weg vrijmaken voor echt precieze medicijnen die lange tijd buiten bereik waren.”
Andere auteurs zijn onder meer Elizabeth Aiken, Ryan Caldwell, Lina Kozhaya, Courtney Gunter (The Jackson Laboratory), Suzanne D. Vernon en Lucinda Bateman (Bateman Horne Center).
De financiering werd verstrekt door NIH-subsidie 1U54NS105539.
Over het Jackson Laboratorium
Het Jackson Laboratory (JAX) is een onafhankelijke, non-profit biomedische onderzoeksinstelling met een door het National Cancer Institute aangewezen kankercentrum. JAX maakt gebruik van een unieke combinatie van onderzoek, onderwijs en middelen om haar ambitieuze missie te bereiken: het ontdekken van precieze genomische oplossingen voor ziekten en het ondersteunen van de wereldwijde biomedische gemeenschap in de gezamenlijke zoektocht naar verbetering van de menselijke gezondheid. JAX, opgericht in 1929 in Bar Harbor, Maine, is een wereldwijde organisatie met bijna 3000 medewerkers wereldwijd en campussen en faciliteiten in Maine, Connecticut, Californië, Florida en Japan. Ga voor meer informatie naar www.jax.org.
Vakblad
Nature Medicine
DOI
Onderzoeksmethode
Observationele studie
Onderwerp van onderzoek
Mensen
Titel artikel
AI-driven multi-omics modeling of myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome
AI-gestuurde multi-omica-modellering van myalgische encefalomyelitis/chronischevermoeidheidssyndroom
Publicatiedatum artikel
25 juli 2025
Citeren?
Xiong, R., Aiken, E., Caldwell, R. et al. BioMapAI: Artificial Intelligence Multi-Omics Modeling of Myalgic Encephalomyelitis / Chronic Fatigue Syndrome. Nature Medicine. (2025). https://doi.org/10.1038/s41591-025-03788-3
© The Jackson Laboratory, 25 juli 2025. Vertaling admin, redactie NAHdine, ME-gids. Persbericht verspreid via EurekAlert.
