Kan een gezond darmmicrobioom groeiachterstand bij kinderen helpen voorkomen?

9 september 2025

Kan een gezond darmmicrobioom groeiachterstand bij kinderen helpen voorkomen?

Onderzoekers van het Salk Institute ontdekken dat de omzetting van het darmmicrobioom bij kinderen verband houdt met slechte groeiresultaten, wat wijst op op het microbioom gebaseerde diagnostiek voor ondervoeding

9 september 2025

LA JOLLA — Ondervoeding is wereldwijd verantwoordelijk voor meer dan de helft van alle sterfgevallen bij kinderen jonger dan vijf jaar. Degenen die overleven, kunnen nog steeds levenslange gevolgen ondervinden, zoals cognitieve en ontwikkelingsachterstanden, verminderde schoolprestaties, economische instabiliteit en negatieve gevolgen voor de gezondheid van moeders. Dit enorme probleem voor de volksgezondheid vraagt ​​om oplossingen. De nieuwste studies wijzen erop dat het darmmicrobioom – de diverse bacteriën, virussen en andere microben die in onze darmen leven – een uitstekend startpunt is.

Onderzoekers van het Salk Institute zochten naar verbanden tussen ondervoeding (een vorm van ondervoeding), de gezondheid van het microbioom en de groei tijdens de kindertijd bij een groep peuters uit Malawi, een Afrikaans land met een bijzonder hoge incidentie van groeiachterstand bij kinderen (35 procent). Ze verzamelden gedurende bijna een jaar ontlastingsmonsters van acht kinderen om microbiële patronen te identificeren die verband houden met de groei van kinderen. De studie toonde aan dat kinderen van wie het microbiële genoom in de darmen in de loop der tijd meer veranderde, over het algemeen een slechtere groei vertoonden, wat suggereert dat de stabiliteit van het microbioom een ​​belangrijk teken kan zijn van een goede darmgezondheid.

De onderzoekers gebruikten deze nieuwe dataset ook om de allereerste catalogus met microbiële genoomgegevens over ondervoeding bij kinderen samen te stellen. De bron bevat de volledige genetische profielen van 986 microben – gezamenlijk een "pangenoom" genoemd – die in de ontlastingsmonsters zijn aangetroffen. Dit zal een cruciale bron voor de volksgezondheid zijn voor het voorspellen, voorkomen en behandelen van ondervoeding. Het team ontwikkelde ook een nieuwe workflow om deze catalogus te creëren, die onderzoekers tijd en geld bespaart en tegelijkertijd de nauwkeurigheid van de gegevens behoudt. Hun methode zou kunnen worden gebruikt om genoomgegevensbronnen voor andere gezondheidsproblemen op te bouwen, microbiomen in het milieu en de landbouw te monitoren, biodiversiteit te volgen en metagenomisch onderzoek op afgelegen locaties mogelijk te maken.

De bevindingen, die tot stand zijn gekomen in samenwerking met collega's van de Washington University School of Medicine in St. Louis en de University of California San Diego, zijn gepubliceerd in Cel op september 9, 2025.

"Ondanks een decennium van onderzoek dat het microbioom in verband brengt met ondervoeding, zijn de genetische en biologische factoren een mysterie gebleven vanwege een gebrek aan oplossingen voor de microben in de darmen", aldus de senior co-corresponderende auteur Todd Michaël, onderzoekshoogleraar aan Salk. "Door gebruik te maken van geavanceerde genoomsequencing en pangenomische benaderingen in een longitudinaal ontwerp, konden we specifieke microbiële veranderingen identificeren die verband houden met slechte groei. Dit opende de deur naar nieuwe diagnostiek of therapieën die kunnen helpen bij het aanpakken van een crisis die wereldwijd meer dan 150 miljoen kinderen treft."

Wat we weten over het verband tussen ondervoeding en het microbioom

Een van de eerste onderzoeken die een causaal verband aantoonde tussen de microbioom, dieet en ernstige ondervoeding werd gepubliceerd in 2013. Onderzoekers transplanteerden microbiota van ernstig ondervoede kinderen naar muizen, gaven ze een Malawisch dieet en zagen die muizen afvallen, net als hun menselijke soortgenoten. Dit resultaat legde een directe lijn bloot van microbioomgezondheid naar ondervoeding. Een van de auteurs van dat artikel, Mark Manary, hoogleraar kindergeneeskunde aan WashU Medicine, is co-correspondentauteur van de nieuwe Salk-studie.

In deze recente studie zoomden de Salk-onderzoekers in op ondervoeding, een vorm van ondervoeding die het gevolg is van een slechte opname van voedingsstoffen, ofwel door het onvermogen om voedingsstoffen effectief te verwerken ofwel door een voedingspatroon met een tekort aan voedingsstoffen. Een veelgebruikte maatstaf voor ondervoeding is de lengte-voor-leeftijdscore (LAZ), die de lengte van kinderen bijhoudt ten opzichte van de verwachtingen die de bevolking heeft voor hun leeftijd en geslacht.

Een lage LAZ duidt op onvoldoende groei voor de leeftijd van het kind, en een constant lage of verslechterende LAZ wordt vaak geassocieerd met chronische darmontsteking of een verstoorde darmfunctie door de omgeving. Wetenschappers hebben ontdekt dat chronische darmontsteking het gevolg kan zijn van disfunctionele microben die het vermogen van het lichaam om voedingsstoffen te verwerken en op te nemen, belemmeren.

Gezien het bewijs dat de gezondheid van het microbioom en ondervoeding elkaar rechtstreeks beïnvloeden, en onderzoek dat disfunctionele microben aanwees als een oorzaak voor verergerende ondervoeding, had het Salk-team twee nieuwe doelen: 1) het creëren van een uitgebreide bibliotheek die de grote verscheidenheid aan darmflora bij kinderen met verslechterende en verbeterende LAZ beschrijft, en 2) evalueren of de genetische inhoud van de bacteriën voorspellend is of verband houdt met ondervoeding.

Het opzetten van een nieuwe microbioombibliotheek

Genetici reconstrueren genomen met behulp van twee soorten technologieën: 'short-read' en 'long-read' sequencing. Short-read sequencing splitst DNA op in vele kleine fragmenten van 50 tot 300 basenparen, terwijl long-read sequencing DNA opsplitst in minder, grotere fragmenten van 5,000 tot 4,000,000 basenparen. Eenmaal opgedeeld, kan het genoom weer in elkaar worden gezet, net als een puzzel. Een long-read puzzel is, zoals je je kunt voorstellen, veel gemakkelijker weer in elkaar te zetten – alsof je een puzzel van 10 stukjes maakt in plaats van een van 1,000 stukjes.

Een darmmicrobioom kan honderden soorten of stammen bevatten, zoals één puzzeldoos met daarin vele kleinere puzzels. Long-read sequencing betekent dat je die doos opent en 200 puzzels van 10 stukjes vindt, in plaats van 200 puzzels van 1,000 stukjes. Het Salk-team stelde long-read puzzels samen uit de ontlastingsmonsters van acht peuters, met een spectrum van verbeterende en verslechterende LAZ-scores.

"Longitudinale bemonstering en meting, vijf keer over een periode van elf maanden, maakten een unieke beoordeling mogelijk van zowel veranderingen binnen als tussen kinderen in de loop van de tijd in het microbioom en de groei", aldus co-senior auteur Kevin Stephenson, universitair docent aan WashU Medicine. "Deze gegevens kunnen inzichten bieden die anders verborgen zouden blijven in eenvoudige cross-sectionele analyses."

Met behulp van long-read-sequencing verzamelde het team 50 keer meer complete microbiotagenomen dan mogelijk zou zijn geweest met short-read-sequencing.

"Dit zou niet mogelijk zijn geweest met de technologie voor korte artikelen", zegt eerste auteur Jeremiah Minich, postdoctoraal onderzoeker in Michaels lab. "We vonden de meest efficiënte, accurate en kosteneffectieve workflow voor lange artikelen, pasten die workflow toe om 10 tot 20 keer meer menselijke monsters te analyseren dan wie dan ook ooit eerder heeft geanalyseerd, en kwamen zo uit op een cruciale genoombron voor ondervoeding."

De uiteindelijke genoombron bevat 986 complete microbiële genomen, waarvan tientallen volledig nieuw zijn. Na het samenstellen van deze uitgebreide bibliotheek was de volgende stap het vinden van microbiotapatronen die specifiek zijn voor ondervoeding.

Wat het team ontdekte

De onderzoekers gebruikten nieuwe vergelijkingstools voor pangenomen, deels ontwikkeld in Michaels lab, om snel hun nieuwe bibliotheek van 986 microbiota te doorzoeken. Opmerkelijk genoeg vonden ze binnen een bepaald geslacht (één classificatiestap boven soort) genetische verschillen in bacteriële genomen tussen kinderen met verbeterende versus verslechterende groei in vier geslachten (Bifidobacterium, Megasphaera, Faecalibacterium, en Prevotella).

Interessanter dan deze specifieke bacteriën was echter een observatie over de diversiteit van het bacteriële genoom door de tijd heen.

"Onze analyse toonde aan dat kinderen met een verbeterende groei een stabiel microbieel pangenoom binnen de soort hadden, terwijl kinderen met een haperende groei een onstabiel microbieel pangenoom hadden", aldus Manary. "Het is dan mogelijk om de darmgezondheid te beoordelen en die cruciale gegevens over de volksgezondheid te verzamelen door de genetische diversiteit van het darmmicrobioom te meten."

Wat is de volgende stap in het onderzoek naar ondervoeding in het microbioom?

De studie levert vier ongelooflijke prestaties op het gebied van laboratoriumtechnologie en volksgezondheid. Ten eerste verzamelde het team 10 tot 20 keer meer menselijke klinische monsters dan in enig eerder onderzoek op dit gebied. Ten tweede stelden ze de eerste longitudinale microbiële bibliotheek over pediatrische ondervoeding samen, die 986 volledige microbiotagenomen bevat. Ten derde identificeerden ze specifieke bacteriën en genen binnen soorten die verband houden met ondervoeding en ontdekten ze dat instabiliteit van het microbiële genoom in de loop der tijd verband hield met een slechte groei bij kinderen. En ten slotte optimaliseerden ze een workflow voor long-read sequencing die nu in alle wetenschappelijke disciplines kan worden toegepast.

"Wanneer we de genoomsequentiebepaling en pangenomische benaderingen die we hebben ontwikkeld toepassen in afgelegen, veldgebaseerde moleculaire laboratoria, kunnen ze realtime inzicht bieden in niet alleen pandemische surveillance, antibioticaresistentie en infectieziekten, maar ook in landbouwproductiviteit, milieumonitoring en biodiversiteitsbehoud", aldus Michael. "Het is een krachtige technologische vooruitgang die de reikwijdte van genomica vergroot en een nieuwe standaard zet voor wetenschappelijk onderzoek in het veld."

Andere auteurs zijn Nicholas Allsing, Nolan Hartwick, Allen Mamerto en Tiffany Duong van Salk; M. Omar Din, Caitriona Brennan, Lauren Hansen en Rob Knight van UC San Diego; Michael Tisza en Daniel McDonald van Baylor College of Medicine; Kenneth Maleta van Kamuzu University of Health Sciences in Malawi; Justin Shaffer van California State University; en Emilly Murray van Salk en Scripps Institution of Oceanography.

Het werk werd ondersteund door de NOMIS Foundation, Tang Genomics Fund, National Science Foundation en US Agency for International Development.

DOI: 10.1016 / j.cell.2025.08.020