#Kartierung des Darms hilft Darmkrankheiten zu behandeln

Forscher haben die bisher umfassendste Karte aller Zellen in unserem Darm erstellt. Dieser Atlas soll helfen zu verstehen, was genau bei Krankheiten wie Darmkrebs oder entzündlichen Darmerkrankungen passiert. Anhand dieses Atlasses haben die Forscher beispielsweise bereits entdeckt, dass bestimmte Darmzellen zu einem Entzündungszyklus beitragen, der bei einigen Menschen schmerzhafte Magen-Darm-Beschwerden verursacht. Mit dem Wissen könnten künftig neue Diagnosemethoden und Wirkstoffe entwickelt werden. Der Darmatlas ist Teil eines größeren Atlas, der den gesamten menschlichen Körper umfasst.

Der Magen-Darm-Trakt umfasst alle Stationen des Verdauungssystems, angefangen bei Mund, Rachen und Speiseröhre über den Magen, den Dünn- und Dickdarm, das Rektum und den Anus. Diese Organe arbeiten zusammen, um Nährstoffe aus unserer Nahrung aufzunehmen und Abfallstoffe zu entsorgen. Zugleich dient der Magen-Darm-Trakt als Barriere gegen Krankheitserreger und spielt eine wichtige Rolle für unsere Gesundheit.

Weltweit leiden jedoch Millionen Menschen an Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts wie Magen- oder Dickdarmkrebs, Zöliakie oder den chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen Colitis ulcerosa und Morbus Crohn. Zu den Krankheitssymptomen gehören oft Bauchschmerzen, Durchfall, Blutungen aus dem After, extreme Müdigkeit und Gelenkprobleme. Um zu verstehen, was bei diesen Krankheiten auf zellulärer Ebene im Darm passiert, haben Forscher unabhängig voneinander bereits zahlreiche Studien durchgeführt. Dabei betrachteten sie jedoch meist nur einzelne Zelltypen und Krankheitsbilder und verwendeten unterschiedliche Methoden. Das erschwert den Vergleich und die Zusammenfassung der Ergebnisse.

Atlas aller Darmzellen

Ein Team um Amanda Oliver vom britischen Wellcome Trust Sanger Institute hat nun 25 solcher Einzelstudien zum Magen-Darm-Trakt detailliert ausgewertet und standarisiert zusammengefasst. Die Einzelstudien enthaltenen Daten zu den Merkmalen von insgesamt 1,6 Millionen Darmzellen aus dem Gewebe von kranken und gesunden Menschen, von Kindern und Erwachsenen. Daraus ist nun die bislang umfassendste Karte unseres Darms entstanden. Der Atlas markiert, welche Zellen sich wo befinden und wie sie miteinander interagieren. „Räumliche und Einzelzell-Daten liefern einzigartige Informationen darüber, wie Darmzellen interagieren, die genutzt werden können, um ein tiefgreifendes Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Körpers zu erlangen“, erklärt Oliver. Der Atlas ist öffentlich, so dass Forscher weltweit nun erstmals ein vollständiges Bild des menschlichen Darms haben. Daraus können sie besser als zuvor Veränderungen oder Unterschiede identifizieren, die am Auftreten von Darmerkrankungen beteiligt sein könnten.

Oliver und ihre Kollegen identifizierten so beispielsweise eine Art von Dünndarmzellen, die eine Rolle bei Entzündungen im Darm spielen könnte: metaplastische Epithelzellen, die sich zu anderen Epithelzellen umwandeln. Diese Form der Umwandlung ist eigentlich an der Heilung der Magenschleimhaut beteiligt. Das Team entdeckte jedoch, dass diese Zellen im Dünndarm genetische Ähnlichkeiten mit Drüsenzellen im Magen und Zwölffingerdarm aufwiesen, die nachweislich an Entzündungen beteiligt sind. Oliver und ihre Kollegen vermuten anhand ihrer Daten, dass sich die Stammzellen im Dünndarm bei solchen Darmerkrankungen hin zu metaplastischen Zellen verändern, die daraufhin über Botenstoffe das Immunsystem triggern und so weitere Entzündungsreaktionen fördern. Es kommt demnach zu einer entzündlichen Kettenreaktion.

Hoffnung auf bessere Diagnosemethoden und neue Medikamente

Ausgehend davon können Forscher diesen Entzündungszyklus nun genauer untersuchen und nach neuen Wegen suchen, um entzündliche Darmerkrankungen zu behandeln. Mit diesem Wissen könnten dann neue Diagnosemethoden und Medikamente entwickelt werden. „Wir konnten einen pathogenen Zelltyp aufdecken, der bei einigen chronischen Erkrankungen eine Rolle spielen könnte und in Zukunft ein Ziel für Interventionen sein könnte“, sagt Olivers Kollegin Rasa Elmentaite.

Die Erkenntnisse könnten dann wiederum möglicherweise auf andere Gewebe und Erkrankungen übertragen werden, hofft das Team. „Dieser harmonisierte Darmzellatlas hat zu einer zugänglichen kombinierten Ressource geführt, die von jedem genutzt werden kann, um neue Wege zu finden, Krankheiten zu verstehen und zu behandeln“, sagt Seniorautorin Sarah Teichmann, ebenfalls vom Wellcome Trust Sanger Institute.

Der Darmatlas ist Teil einer Sammlung von mehr als 40 Publikationen, die auf ähnliche Weise detaillierte Karten von jeweils anderen Körperteilen, Geweben und Organen darstellen. Diese Studien, verfasst von über 3.500 Forschenden, ergänzen sich gegenseitig und bilden in Summe einen Atlas aller Zellen im menschlichen Körper. Dieser „Human Cell Atlas“ soll Forschenden weltweit als Referenzwert dienen und helfen, mehr über die menschliche Entwicklung sowie verschiedene Krankheiten herauszufinden. Künftige Einzelstudien sollen dann ebenfalls in die Teil-Atlanten wie den Darmatlas aufgenommen werden.

Quelle: Amanda Oliver (Wellcome Trust Sanger Institute) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-024-07571-1; Gut Cell Atlas

© wissenschaft.de – Claudia Krapp