In haar hand houdt Janine Ziemons (30) een mintgroen, tot in de puntjes verzorgd proefschrift. In de maar liefst 332 pagina’s schrijft ze over haar onderzoeken naar de rol van darmbacteriën bij kankerpatiënten. Maar het zijn plantjes die de voorkant van haar boek sieren. „Deze plantjes symboliseren het ecosysteem in de darmen. Net als in een gezond bos moet ook het ecosysteem in onze darmen in evenwicht zijn.”
In onze darmen leven zo’n 100 miljard bacteriën. Ze vormen een ingewikkeld ecosysteem en communiceren voortdurend met elkaar en met de darmomgeving, een geheel dat bekendstaat als de darmmicrobiota. Ieder mens heeft een unieke mix van zulke bacteriën. Ziemons legt uit: „In een ‘gezond’ ecosysteem leven gunstige en minder gunstige bacteriën harmonieus samen. Die balans is essentieel voor onze gezondheid, van de spijsvertering tot het immuunsysteem. Ik beschouw het als ‘de kracht van het evenwicht’.”
Zo zijn er gunstige darmbacteriën die voedingsstoffen afbreken, waarbij stoffen vrijkomen die ontstekingen tegengaan. Ook maken bacteriesoorten contact met cellen van de darmwand, die op hun beurt signaalstofjes afgeven aan het zenuwstelsel, met als eindbestemming de hersenen.
„Ongezonde voeding en antibiotica zijn factoren die dit evenwicht kunnen verstoren,” zegt Ziemons. Als de minder goede bacteriën toenemen, kunnen er irriterende stoffen vrijkomen. Deze stoffen kunnen de beschermende laag van de darmwand aantasten, of in de bloedbaan belanden. „Dat kan niet alleen ontstekingen in je darmen veroorzaken, maar ook elders in je lichaam problemen geven, zoals meer ontstekingen of een verstoring in de stofwisseling.”
Ook chemotherapie kan de microbiota uit balans brengen, vermoedde Ziemons bij het begin van haar promotie-onderzoek. „Chemotherapie is een ingrijpende behandeling. De giftige stoffen remmen niet alleen de deling van kankercellen, onbedoeld vallen ze ook andere snel delende cellen aan, zoals die van de darmwand.”
Gedurende vijf jaar analyseerde Ziemons poepmonsters. „Het klinkt misschien vreemd, maar eigenlijk was ik dag in dag uit bezig met ontlasting. Met analyses van poepmonsters kun je de aanwezige bacteriën en geproduceerde stoffen in de darmen identificeren.”
In februari behaalde Ziemons haar doctoraal aan de Universiteit Maastricht, op de afdeling chirurgie. Voor haar onderzoek volgde ze meerdere jaren patiënten met darm- of borstkanker die chemotherapie ondergingen, onder andere in het Maastricht UMC+. Ziemons zocht antwoorden op vragen als: welke bacteriesoorten reageren gevoelig op de behandeling? En zijn er soorten die juist gedijen?
Afbraak van vezels in de darm
Ze verzamelde van elke patiënt drie poepmonsters: voor, tijdens en na de behandeling. „Door het bacterieel dna in deze monsters te analyseren, bepaalden we welke bacteriësoorten aanwezig waren en in welke hoeveelheid. Ook maten we de concentratie van stoffen die afkomstig zijn van bacteriën.” Bijvoorbeeld de korteketenvetzuren, gezonde stoffen die gunstige bacteriën produceren bij de afbraak van vezels in de darm. Deze stoffen gaan onder andere ontstekingen tegen. „We zien het liefst een hoge concentratie van deze korteketenvetzuren.”
Daarnaast voerde Ziemons experimenten uit in het laboratorium. „Het is belangrijk om ook in een gecontroleerde omgeving aan te tonen welke bacteriesoorten reageren op chemotherapie. Hiervoor gebruikten we een kunstmatig darmmodel, waarbij de omgeving en levensstijl van een patiënt de resultaten niet beïnvloeden.” Dat model bootst de darmomgeving nauwkeurig na: het heeft de juiste pH-waarde, temperatuur en verschillende slangetjes voeren constant darmstoffen af en aan.
Ziemons had aanvankelijk geen ervaring met genetische data-analyse. „In het begin vond ik het behoorlijk spannend, maar ik was vastbesloten om de informatica-taal te leren,” vertelt ze. Na het bekijken van talrijke YouTube-video’s en het volgen van cursussen slaagde ze er uiteindelijk in om al haar analyses zelf uit te voeren. „Vooral toen ik mijn eerste gecodeerde figuur zag, was ik ontzettend trots.”
Haar hypothese bleek juist: sommige voordelige bacteriën blijken minder goed te gedijen tijdens chemotherapie, terwijl andere minder gunstige bacteriën juist harder groeien. Dit veroorzaakt bij sommige patiënten een disbalans, wat de kans op ontstekingen vergroot. „En mogelijk dragen deze ontstekingen bij aan de bijwerkingen bij chemotherapie, zoals diarree.”
Voedsel voor gunstige bacteriën
Maar er is hoop, zegt Ziemons: „De darmmicrobiota is relatief eenvoudig te beïnvloeden.” Een voorbeeld hiervan is het toedienen van prebiotica. Dit zijn onverteerbare vezels die dienen als voedsel voor gunstige bacteriën, waardoor zij harder gaan groeien ten koste van de minder gunstige soorten. „Mogelijk herstelt dit de balans en blijven bijwerkingen tot een minimum beperkt.” Ziemons benadrukt dat dit nog een hypothese is: „Het effect van prebiotica is nog niet onderzocht bij patiënten. Dit zullen grootschalige studies komende jaren moeten uitwijzen.”
Het onderwerp laat Ziemons niet los. Onlangs is ze begonnen als postdoc bij dezelfde onderzoeksgroep. „Mijn proefschrift was pas het begin,” zegt ze. „Er zijn nog tal van vragen waarop ik antwoord wil.”
Zo hoopt Ziemons te ontdekken of darmbacteriën kunnen helpen voorspellen wie goed reageert op chemotherapie en wie meer baat heeft bij modulatie van de microbiota of andere behandelingen. Ziemons: „Ik wil ons onderzoek zo praktisch mogelijk maken voor ziekenhuizen, zodat artsen er echt iets aan hebben en het ten goede komt van de patiënt. Mijn doel is om de darmmicrobiota een vast onderdeel te maken van de behandeling van kanker. Op die manier kunnen we steeds meer gepersonaliseerde zorg realiseren.”
