Studien und Projekte

ASARI II ist eine prospektive, multizentrische Beobachtungsstudie, in der untersucht wird, wie antibiotische Therapien das intestinale Mikrobiom und insbesondere das intestinale Resistom bei erwachsenen Patientinnen und Patienten mit hämato-onkologischen Erkrankungen beeinflussen. Im Fokus steht die Frage, in welchem Ausmaß unterschiedliche Antibiotika – insbesondere Meropenem und Piperacillin/Tazobactam – einen Selektionsdruck auf intestinale Antibiotikaresistenzgene ausüben. Da die Studie nicht-interventionell ist, erfolgt die Behandlung im Rahmen der klinischen Routine; begleitend werden Proben und klinische Daten wissenschaftlich ausgewertet.

Hierzu werden zu definierten Zeitpunkten rund um die Antibiotikatherapie Stuhlproben entnommen und mittels Metagenom-Shotgun-Sequenzierung analysiert, um Resistenzgene und Veränderungen im Mikrobiom umfassend zu erfassen. Ergänzend werden klinische Begleitdaten dokumentiert. Die Auswertung konzentriert sich auf die Quantifizierung und zeitliche Dynamik intestinaler Resistenzgene sowie auf Unterschiede zwischen den untersuchten Antibiotikaregimen. Ziel ist es, die Zusammenhänge zwischen Antibiotikatherapie, Mikrobiom und Resistenzentwicklung besser zu verstehen und damit eine Grundlage für eine gezieltere, resistenzsensible antiinfektive Therapie zu schaffen.

ASARI II wurde in den Jahren 2018 bis 2020 durchgeführt und baut als Folgestudie auf ASARI I (PMID: 31533707) sowie der zugehörigen Pilotstudie (PMID: 26369961) auf. Derzeit erfolgt die Auswertung der erhobenen Daten in Anlehnung an das methodische Vorgehen von ASARI I. Die Ergebnisse sollen im Anschluss wissenschaftlich aufgearbeitet und publiziert werden.

Im Rahmen einer methodischen Vergleichsstudie werden verschiedene Verfahren zur Mikrobiom-Analyse systematisch gegenübergestellt. Ziel der Untersuchung ist es, die Aussagekraft, Auflösung und praktische Einsetzbarkeit unterschiedlicher Analyseansätze im direkten Vergleich zu bewerten. Hierzu werden Stuhlproben von Probandinnen und Probanden beprobt und mit mehreren komplementären Technologien analysiert.

Verglichen werden etablierte sequencing-basierte Verfahren, darunter die 16S-rDNA-Sequenzierung sowie metagenomische Short-Read-Sequenzierung (Illumina) und Long-Read-Sequenzierung (PacBio). Ergänzend wird mit DynaMAP ein neuartiger Ansatz einbezogen, der eine amplifikationsfreie Mikrobiom-Profilierung mit hoher Sensitivität und Spezifität sowie einer Auflösung bis auf Stammebene (strain level) ermöglicht.

Die Auswertung fokussiert den methodischen Vergleich der erzeugten Mikrobiom-Profile, insbesondere im Hinblick auf taxonomische Auflösung, Detektion relevanter mikrobieller Signale und die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen den Plattformen. Darüber hinaus erfolgt bei allen Methoden mit Ausnahme von DynaMAP ein zusätzlicher Vergleich auf funktioneller Ebene.

Die laufende Studie schafft damit eine Grundlage, um Stärken und Limitationen der einzelnen Verfahren differenziert einzuordnen und ihren potenziellen Einsatz in Forschung und diagnostiknahen Fragestellungen besser zu bewerten.

In Anlehnung an die ESBL-E. coli-Reiserückkehrerstudie von Schweitzer und Kollegen (Microbiol. Res. 2023, 14(1), 177-189), in der von gesunden Probanden vor und über einen Zeitraum von bis zu einem Jahr nach der Rückkehr nach einer Südostasienreise Stuhlproben gesammelt wurden, untersuchen wir und in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Wolf-Dietrich Hardt, ETH Zürich, und Prof. Dr. Adrian Egli, Universitätsspital Zürich, die Variabilität der Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms auf Speziesebene.

Ziel ist es, die Dynamik des Darmmikrobioms grundlegend zu verstehen, etwa wie variabel das Darmmikrobiom auf Speziesebene über einen längeren Zeitraum zusammengesetzt ist und dabei stabile und variable bakterielle Komponenten des Mikrobioms zu identifizieren und deren Zusammenspiel zu charakterisieren.

Dadurch sollen grundlegende Erkenntnisse zur Dynamik des Darmmikrobioms geliefert werden.

Langfristig können diese Erkenntnisse dazu beitragen, innovative therapeutische Ansätze zu entwickeln, beispielsweise die Verdrängung bestimmter Bakterienspezies und Stämme (Krankheitserreger, antibiotikaresistente Erreger) aus dem Darmmikrobiom durch andere gezielt verabreichte Mikroorganismen. Solche Therapien könnten eine attraktive Option zur Infektionsprävention darstellen. Bei Nicht-übertragbaren Erkrankungen können diese Erkenntnisse dazu beitragen, Mikrobiom-basierte Therapien zur Prävention und Behandlung chronischer Krankheiten zu entwickeln.