Alexander Dermietzel, Burcu Tosun, Mathilde Nguyen, Kai Wessel, Luise Rauer, Avidan U. Neumann, Tobias Hirsch, CK-CARE study group, Claudia Traidl-Hoffmann, Matthias Reiger, Claudia Hülpüsch, Maximilian Kueckelhaus
{"title":"基因改造干细胞治疗后大疱性表皮松解症患者皮肤微生物组分析","authors":"Alexander Dermietzel, Burcu Tosun, Mathilde Nguyen, Kai Wessel, Luise Rauer, Avidan U. Neumann, Tobias Hirsch, CK-CARE study group, Claudia Traidl-Hoffmann, Matthias Reiger, Claudia Hülpüsch, Maximilian Kueckelhaus","doi":"10.1111/ddg.15776_g","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"<p>Die junktionale Epidermolysis bullosa (JEB) ist eine Unterform der Epidermolysis-bullosa (EB)-Gruppe und eine schwere genetische Erkrankung, die durch eine Mutation im <i>LAMB3</i>-Gen (kodiert die β3-Kette von Laminin 332) verursacht wird.<span><sup>1-4</sup></span> Betroffene Patienten leiden unter Blasenbildung der Haut, die durch geringfügigen mechanischen Stress ausgelöst wird. Schwere Blasenbildung führt zu Narbenbildung, Infektionen und einem fortschreitenden Krankheitsverlauf bis hin zu frühem Tod. Über 40 % der Patienten sterben vor Erreichen des Erwachsenenalters.<span><sup>5-7</sup></span></p><p>Bis 2015 existierte keine definitive Behandlung für vererbte JEB. Unser Forschungsteam behandelte einen jungen Patienten mit JEB, dessen Epidermis zu etwa 80 % zerstört war. Nachdem alle etablierten Therapien fehlgeschlagen waren, entschieden wir uns für einen experimentellen Ansatz und transplantierten Haut, die aus genetisch modifizierten Stammzellen hergestellt wurde, auf die Wundflächen. Die Stammzellen wurden über eine Hautbiopsie entnommen und mithilfe eines retroviralen Vektors, der die funktionelle Gensequenz des <i>LAMB3</i>-Gens enthält, transduziert.<span><sup>8-10</sup></span></p><p>Vor der Transplantation bestand trotz regelmäßiger Antibiotikabehandlung eine Superinfektion mit <i>Staphylococcus (S.) aureus</i>. Die Infektion wurde zunehmend schwerer, bis der Patient zum Zeitpunkt der Transplantation eine schwere Sepsis mit beginnendem Organversagen erlitt. Die Transplantation der genetisch transduzierten Haut war ein Erfolg. Unser Patient erholte sich und wurde aus dem Krankenhaus entlassen. Ein 5-Jahres-Nachuntersuchungszeitraum zeigte eine langfristige Stabilität der gesamten transgenen Epidermis ohne erneute Blasenbildung in den transplantierten Bereichen. Diese Ergebnisse wurden in früheren Studien unseres Teams veröffentlicht.<span><sup>8, 11, 12</sup></span></p><p>Die menschliche Haut ist nicht nur das größte Organ und Schutz vor Umwelteinflüssen, sondern wird selbst durch ein kutanes Mikrobiom geschützt. Dieses dient als zusätzliche Barriere zur physischen und chemischen Schutzbarriere gegenüber Umwelteinflüssen und schützt die Haut vor Krankheiten.<span><sup>13, 14</sup></span> Es handelt sich um eine komplexe und dynamische Gemeinschaft von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroorganismen, die auf der Hautoberfläche leben. Das Mikrobiom spielt eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Hautgesundheit, dem Schutz vor Krankheitserregern und der Regulierung des Immunsystems der Haut und ist für jeden Menschen einzigartig. Es kann durch Faktoren wie Alter, Geschlecht, Lebensstil, Umwelt, Krankheiten und medizinische Behandlungen beeinflusst werden.<span><sup>15</sup></span></p><p>Eine Dysbiose des Hautmikrobioms wird mit Hauterkrankungen wie der atopischen Dermatitis (AD) in Verbindung gebracht, bei der eine erhöhte Häufigkeit von <i>S. aureus</i> die Krankheitsausprägung beispielsweise durch Toxinproduktion verstärken kann.<span><sup>16-20</sup></span></p><p>Das genaue Mikrobiom bei EB wurde bisher nicht umfassend untersucht. Studien zeigen jedoch, dass Personen mit EB ein verändertes Mikrobiom im Vergleich zu gesunden Individuen aufweisen, mit einer Überhäufigkeit von <i>S. aureus</i> und einer insgesamt geringeren Diversität der Hautmikroben.<span><sup>21, 22</sup></span></p><p>Aufgrund dieser vorangegangenen Ergebnisse entschied sich unser Forschungsteam, intraindividuelle Veränderungen des Hautmikrobioms bei unserem mit genetisch korrigierten autologen epidermalen Kulturen behandelten Patienten weiter zu untersuchen und das Hautmikrobiom mit gesunden Kontrollen und AD-Patienten zu vergleichen.</p><p>Das Ziel dieser Forschung war es, das Hautmikrobiom eines mit genetisch korrigierten autologen epidermalen Kulturen behandelten JEB-Patienten zu analysieren. Von besonderem Interesse war die mikrobielle Zusammensetzung der transgenen Hautbereiche im Vergleich zu den umgebenden blasenbildenden und nicht-blasenbildenden Hautbereichen des JEB-Patienten 72 Monate nach der kombinierten Gen- und Stammzelltherapie.</p><p>Zusätzlich wurde das Hautmikrobiom dieses JEB-Patienten mit der mikrobiellen Zusammensetzung der Haut gesunder Kontrollpersonen und AD-Patienten verglichen.</p><p>Alle Studienmethoden entsprachen der <i>Deklaration von Helsinki</i>. Die ethische Zustimmung für diese Studie wurde von der <i>Ethikkommission der Universität Münster</i> erteilt (Referenz: 2020-804-f-S). Daten von AD-Patienten wurden aus der Prospektive Längsschnittstudie zur Untersuchung der Remissionsphase bei Patienten mit atopischer Dermatitis (AD). Diese Studie wurde von den jeweiligen lokalen Ethikkommissionen in Zürich, Schweiz (BASEC 2016-00301, ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04240522), der Technischen Universität München (112/16S) und Bonn (ProRaD 232/15) genehmigt. Die ProRaD-Studie untersucht Biomarker und das kutane Mikrobiom von AD-Patienten in Remission in einem longitudinalen, prospektiven Setting.<span><sup>23</sup></span></p><p>In dieser Studie konnten wir zeigen, dass die nicht-blasenbildende, die blasenbildende und die transgene Haut eines JEB-Patienten eine Dysbiose in Bezug auf relative und absolute Zahlen von <i>S. aureus</i> aufweist. Die blasenbildende Haut zeigte eine durch <i>S. aureus</i> verursachte bakterielle Überwucherung. Das Hautmikrobiom des JEB-Patienten unterschied sich deutlich von gesunden Kontrollen und AD-Patienten.</p><p>Beim Vergleich gesunder Haut mit chronischen Wunden haben verschiedene Studien in der Vergangenheit eine reduzierte mikrobielle Diversität und eine hohe Häufigkeit von <i>S. aureus</i> in chronischen Wunden im Allgemeinen gezeigt.<span><sup>21, 30</sup></span> Auch bei AD-Patienten ist die Häufigkeit nützlicher Bakterien wie <i>S. epidermidis</i> reduziert, während andere Mikroorganismen wie <i>S. aureus</i>, <i>Pseudomonas aeruginosa</i> und <i>Malassezia</i>-Arten vermehrt vorkommen.<span><sup>15, 31</sup></span> Studien haben gezeigt, dass die relative und absolute Häufigkeit von <i>S. aureus</i> mit der Schwere der Erkrankung korreliert.<span><sup>24, 32</sup></span></p><p>Nicht-blasenbildende und verletzte Haut von Patienten mit rezessiver dystrophischer EB zeigt eine signifikant reduzierte Diversität und einen hohen Anteil von <i>S. aureus</i> sowohl in blasenbildender als auch in nicht-blasenbildender Haut. Reimer-Taschenbrecker et al. beobachteten eine Dominanz von <i>S. aureus</i>, die je nach Alter zunächst die verletzte/blasenbildende Haut und später die unverletzte/nicht-blasenbildende Haut befällt.<span><sup>1</sup></span></p><p>In solchen Fällen korrelieren die Schwere der Erkrankung und die Wundlast signifikant positiv mit der <i>S.-aureus</i>-Kolonisation, ähnlich wie bei anderen Hauterkrankungen wie AD. Ein Grund für die allgemeine Dysbiose und die Häufigkeit der <i>S.-aureus</i>-Kolonisation könnte der notwendige Einsatz von Wundverbänden bei blasenbildenden Bereichen sein, die oft überlappen und nicht-blasenbildende Bereiche bedecken. Dies schafft ein günstiges Umfeld für die Verbreitung von <i>S. aureus</i> über die Hautoberfläche. Blasenbildende Hautbereiche sind zunächst betroffen, und Wundverbände können die bakterielle Ausbreitung fördern. Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse von Horev et al. (2023) unterstützt, die eine höhere Häufigkeit von <i>S. aureus</i> in EB-Wunden nach der Anwendung von Wundverbänden zeigten. Neunzig Tage nach der Wundbehandlung zeigten Kinder mit EB dystrophica und EB simplex eine signifikant höhere Inzidenz von <i>S. aureus</i> in den blasenbildenden Hautbereichen.<span><sup>33</sup></span></p><p>Bei Wundinfektionen ist häufig eine wiederholte Antibiotikabehandlung erforderlich. Diese kann jedoch zu einer selektiven Dysbiose des kutanen Mikrobioms führen und die Entstehung multiresistenter Keime wie Methicillin-resistenter <i>S. aureus</i> (MRSA) begünstigen.<span><sup>34, 35</sup></span></p><p>Das Hautmikrobiom unseres JEB-Patienten unterschied sich je nach Hautstatus. Das Mikrobiom der transgenen Haut lag in der Zusammensetzung zwischen der blasenbildenden und der nicht-blasenbildenden Haut. Die blasenbildende Haut zeigte einen höheren Anteil von <i>S. aureus</i> im Vergleich zur nicht-blasenbildenden und transgenen Haut, während transgene und nicht-blasenbildende Haut sich ähnelten. Da sich das Mikrobiom je nach Körperregion unterscheidet, war es bei unserem Patienten nicht trivial, Proben von allen drei Gewebetypen (blasenbildend, nicht-blasenbildend und transgen) zu entnehmen, was die Anzahl möglicher Testbereiche reduzierte.</p><p>Wir konnten ein deutlich unterschiedliches globales Mikrobiom des untersuchten JEB-Patienten nach Transplantation transgener Haut im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen und AD-Patienten nachweisen. Die absoluten Bakterienzellzahlen in der blasenbildenden Haut entsprachen dabei den in der ProRaD-Studie bei AD-Patienten beobachteten Werten.</p><p>Trotz dieser Dysbiose blieben die transgenen Bereiche stabil und zeigten keine klinischen Anzeichen von Ekzemen oder Blasenbildung. Dies bestätigt eine genetische Stabilität der mit Vektor-transduzierten Hautbereiche gegen ein Wiederauftreten von Blasenbildung sowie eine Resistenz gegenüber mikrobieller Dysbiose.</p><p>Die Hauptlimitation dieser Studie ist die geringe Stichprobengröße, da unser Patient bislang der einzige ist, der die oben beschriebene Behandlung erhalten hat. Die Probenahme an Bereichen, in denen alle drei Gewebetypen (blasenbildend, nicht-blasenbildend und transgen) vorhanden waren, schränkte die Anzahl möglicher Testorte ein, wodurch die Probenanzahl klein bleibt. Daher ist keine statistische Analyse für Körperregionen möglich. Um unsere Daten zu validieren, wurden unabhängige Replikate durchgeführt, die zuverlässige Ergebnisse zeigten. Dennoch sind intraindividuelle Unterschiede sowie Umwelteinflüsse möglich.</p><p>Zukünftige Untersuchungen sollten sich auf Follow-up-Studien des Mikrobioms des transplantierten JEB-Patienten konzentrieren. Diese könnten klären, ob das Mikrobiom beispielsweise hormonellen Veränderungen während der Pubertät oder Adoleszenz unterliegt. Darüber hinaus sollte die Untersuchung des Umfelds auf die Familie unseres Patienten ausgeweitet werden, um zu prüfen, ob Familienangehörige mit demselben <i>S.-aureus</i>-Stamm kolonisiert sind wie der Patient.</p><p>Diese Studie wurde im Rahmen der <i>Prospective longitudinal study to investigate the remission phase in patients with atopic dermatitis</i> vom <i>Christine Kühne-Center for Allergy Research and Education</i> (CK-CARE), Davos, Schweiz, gefördert. Für die Durchführung der vorliegenden Untersuchung wurden keine weiteren Fördermittel eingeworben.</p><p>Open access Veröffentlichung ermöglicht und organisiert durch Projekt DEAL.</p><p>Keiner.</p>","PeriodicalId":14758,"journal":{"name":"Journal Der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft","volume":"23 9","pages":"1084-1093"},"PeriodicalIF":3.8000,"publicationDate":"2025-09-15","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/ddg.15776_g","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Analyse des Hautmikrobioms eines an junktionaler Epidermolysis bullosa erkrankten Patienten nach Behandlung mit genetisch modifizierten Stammzellen\",\"authors\":\"Alexander Dermietzel, Burcu Tosun, Mathilde Nguyen, Kai Wessel, Luise Rauer, Avidan U. 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Nachdem alle etablierten Therapien fehlgeschlagen waren, entschieden wir uns für einen experimentellen Ansatz und transplantierten Haut, die aus genetisch modifizierten Stammzellen hergestellt wurde, auf die Wundflächen. Die Stammzellen wurden über eine Hautbiopsie entnommen und mithilfe eines retroviralen Vektors, der die funktionelle Gensequenz des <i>LAMB3</i>-Gens enthält, transduziert.<span><sup>8-10</sup></span></p><p>Vor der Transplantation bestand trotz regelmäßiger Antibiotikabehandlung eine Superinfektion mit <i>Staphylococcus (S.) aureus</i>. Die Infektion wurde zunehmend schwerer, bis der Patient zum Zeitpunkt der Transplantation eine schwere Sepsis mit beginnendem Organversagen erlitt. Die Transplantation der genetisch transduzierten Haut war ein Erfolg. Unser Patient erholte sich und wurde aus dem Krankenhaus entlassen. Ein 5-Jahres-Nachuntersuchungszeitraum zeigte eine langfristige Stabilität der gesamten transgenen Epidermis ohne erneute Blasenbildung in den transplantierten Bereichen. Diese Ergebnisse wurden in früheren Studien unseres Teams veröffentlicht.<span><sup>8, 11, 12</sup></span></p><p>Die menschliche Haut ist nicht nur das größte Organ und Schutz vor Umwelteinflüssen, sondern wird selbst durch ein kutanes Mikrobiom geschützt. Dieses dient als zusätzliche Barriere zur physischen und chemischen Schutzbarriere gegenüber Umwelteinflüssen und schützt die Haut vor Krankheiten.<span><sup>13, 14</sup></span> Es handelt sich um eine komplexe und dynamische Gemeinschaft von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroorganismen, die auf der Hautoberfläche leben. Das Mikrobiom spielt eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Hautgesundheit, dem Schutz vor Krankheitserregern und der Regulierung des Immunsystems der Haut und ist für jeden Menschen einzigartig. Es kann durch Faktoren wie Alter, Geschlecht, Lebensstil, Umwelt, Krankheiten und medizinische Behandlungen beeinflusst werden.<span><sup>15</sup></span></p><p>Eine Dysbiose des Hautmikrobioms wird mit Hauterkrankungen wie der atopischen Dermatitis (AD) in Verbindung gebracht, bei der eine erhöhte Häufigkeit von <i>S. aureus</i> die Krankheitsausprägung beispielsweise durch Toxinproduktion verstärken kann.<span><sup>16-20</sup></span></p><p>Das genaue Mikrobiom bei EB wurde bisher nicht umfassend untersucht. Studien zeigen jedoch, dass Personen mit EB ein verändertes Mikrobiom im Vergleich zu gesunden Individuen aufweisen, mit einer Überhäufigkeit von <i>S. aureus</i> und einer insgesamt geringeren Diversität der Hautmikroben.<span><sup>21, 22</sup></span></p><p>Aufgrund dieser vorangegangenen Ergebnisse entschied sich unser Forschungsteam, intraindividuelle Veränderungen des Hautmikrobioms bei unserem mit genetisch korrigierten autologen epidermalen Kulturen behandelten Patienten weiter zu untersuchen und das Hautmikrobiom mit gesunden Kontrollen und AD-Patienten zu vergleichen.</p><p>Das Ziel dieser Forschung war es, das Hautmikrobiom eines mit genetisch korrigierten autologen epidermalen Kulturen behandelten JEB-Patienten zu analysieren. Von besonderem Interesse war die mikrobielle Zusammensetzung der transgenen Hautbereiche im Vergleich zu den umgebenden blasenbildenden und nicht-blasenbildenden Hautbereichen des JEB-Patienten 72 Monate nach der kombinierten Gen- und Stammzelltherapie.</p><p>Zusätzlich wurde das Hautmikrobiom dieses JEB-Patienten mit der mikrobiellen Zusammensetzung der Haut gesunder Kontrollpersonen und AD-Patienten verglichen.</p><p>Alle Studienmethoden entsprachen der <i>Deklaration von Helsinki</i>. Die ethische Zustimmung für diese Studie wurde von der <i>Ethikkommission der Universität Münster</i> erteilt (Referenz: 2020-804-f-S). Daten von AD-Patienten wurden aus der Prospektive Längsschnittstudie zur Untersuchung der Remissionsphase bei Patienten mit atopischer Dermatitis (AD). Diese Studie wurde von den jeweiligen lokalen Ethikkommissionen in Zürich, Schweiz (BASEC 2016-00301, ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04240522), der Technischen Universität München (112/16S) und Bonn (ProRaD 232/15) genehmigt. Die ProRaD-Studie untersucht Biomarker und das kutane Mikrobiom von AD-Patienten in Remission in einem longitudinalen, prospektiven Setting.<span><sup>23</sup></span></p><p>In dieser Studie konnten wir zeigen, dass die nicht-blasenbildende, die blasenbildende und die transgene Haut eines JEB-Patienten eine Dysbiose in Bezug auf relative und absolute Zahlen von <i>S. aureus</i> aufweist. Die blasenbildende Haut zeigte eine durch <i>S. aureus</i> verursachte bakterielle Überwucherung. Das Hautmikrobiom des JEB-Patienten unterschied sich deutlich von gesunden Kontrollen und AD-Patienten.</p><p>Beim Vergleich gesunder Haut mit chronischen Wunden haben verschiedene Studien in der Vergangenheit eine reduzierte mikrobielle Diversität und eine hohe Häufigkeit von <i>S. aureus</i> in chronischen Wunden im Allgemeinen gezeigt.<span><sup>21, 30</sup></span> Auch bei AD-Patienten ist die Häufigkeit nützlicher Bakterien wie <i>S. epidermidis</i> reduziert, während andere Mikroorganismen wie <i>S. aureus</i>, <i>Pseudomonas aeruginosa</i> und <i>Malassezia</i>-Arten vermehrt vorkommen.<span><sup>15, 31</sup></span> Studien haben gezeigt, dass die relative und absolute Häufigkeit von <i>S. aureus</i> mit der Schwere der Erkrankung korreliert.<span><sup>24, 32</sup></span></p><p>Nicht-blasenbildende und verletzte Haut von Patienten mit rezessiver dystrophischer EB zeigt eine signifikant reduzierte Diversität und einen hohen Anteil von <i>S. aureus</i> sowohl in blasenbildender als auch in nicht-blasenbildender Haut. Reimer-Taschenbrecker et al. beobachteten eine Dominanz von <i>S. aureus</i>, die je nach Alter zunächst die verletzte/blasenbildende Haut und später die unverletzte/nicht-blasenbildende Haut befällt.<span><sup>1</sup></span></p><p>In solchen Fällen korrelieren die Schwere der Erkrankung und die Wundlast signifikant positiv mit der <i>S.-aureus</i>-Kolonisation, ähnlich wie bei anderen Hauterkrankungen wie AD. Ein Grund für die allgemeine Dysbiose und die Häufigkeit der <i>S.-aureus</i>-Kolonisation könnte der notwendige Einsatz von Wundverbänden bei blasenbildenden Bereichen sein, die oft überlappen und nicht-blasenbildende Bereiche bedecken. Dies schafft ein günstiges Umfeld für die Verbreitung von <i>S. aureus</i> über die Hautoberfläche. Blasenbildende Hautbereiche sind zunächst betroffen, und Wundverbände können die bakterielle Ausbreitung fördern. Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse von Horev et al. (2023) unterstützt, die eine höhere Häufigkeit von <i>S. aureus</i> in EB-Wunden nach der Anwendung von Wundverbänden zeigten. Neunzig Tage nach der Wundbehandlung zeigten Kinder mit EB dystrophica und EB simplex eine signifikant höhere Inzidenz von <i>S. aureus</i> in den blasenbildenden Hautbereichen.<span><sup>33</sup></span></p><p>Bei Wundinfektionen ist häufig eine wiederholte Antibiotikabehandlung erforderlich. Diese kann jedoch zu einer selektiven Dysbiose des kutanen Mikrobioms führen und die Entstehung multiresistenter Keime wie Methicillin-resistenter <i>S. aureus</i> (MRSA) begünstigen.<span><sup>34, 35</sup></span></p><p>Das Hautmikrobiom unseres JEB-Patienten unterschied sich je nach Hautstatus. Das Mikrobiom der transgenen Haut lag in der Zusammensetzung zwischen der blasenbildenden und der nicht-blasenbildenden Haut. Die blasenbildende Haut zeigte einen höheren Anteil von <i>S. aureus</i> im Vergleich zur nicht-blasenbildenden und transgenen Haut, während transgene und nicht-blasenbildende Haut sich ähnelten. Da sich das Mikrobiom je nach Körperregion unterscheidet, war es bei unserem Patienten nicht trivial, Proben von allen drei Gewebetypen (blasenbildend, nicht-blasenbildend und transgen) zu entnehmen, was die Anzahl möglicher Testbereiche reduzierte.</p><p>Wir konnten ein deutlich unterschiedliches globales Mikrobiom des untersuchten JEB-Patienten nach Transplantation transgener Haut im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen und AD-Patienten nachweisen. Die absoluten Bakterienzellzahlen in der blasenbildenden Haut entsprachen dabei den in der ProRaD-Studie bei AD-Patienten beobachteten Werten.</p><p>Trotz dieser Dysbiose blieben die transgenen Bereiche stabil und zeigten keine klinischen Anzeichen von Ekzemen oder Blasenbildung. Dies bestätigt eine genetische Stabilität der mit Vektor-transduzierten Hautbereiche gegen ein Wiederauftreten von Blasenbildung sowie eine Resistenz gegenüber mikrobieller Dysbiose.</p><p>Die Hauptlimitation dieser Studie ist die geringe Stichprobengröße, da unser Patient bislang der einzige ist, der die oben beschriebene Behandlung erhalten hat. Die Probenahme an Bereichen, in denen alle drei Gewebetypen (blasenbildend, nicht-blasenbildend und transgen) vorhanden waren, schränkte die Anzahl möglicher Testorte ein, wodurch die Probenanzahl klein bleibt. Daher ist keine statistische Analyse für Körperregionen möglich. Um unsere Daten zu validieren, wurden unabhängige Replikate durchgeführt, die zuverlässige Ergebnisse zeigten. Dennoch sind intraindividuelle Unterschiede sowie Umwelteinflüsse möglich.</p><p>Zukünftige Untersuchungen sollten sich auf Follow-up-Studien des Mikrobioms des transplantierten JEB-Patienten konzentrieren. Diese könnten klären, ob das Mikrobiom beispielsweise hormonellen Veränderungen während der Pubertät oder Adoleszenz unterliegt. Darüber hinaus sollte die Untersuchung des Umfelds auf die Familie unseres Patienten ausgeweitet werden, um zu prüfen, ob Familienangehörige mit demselben <i>S.-aureus</i>-Stamm kolonisiert sind wie der Patient.</p><p>Diese Studie wurde im Rahmen der <i>Prospective longitudinal study to investigate the remission phase in patients with atopic dermatitis</i> vom <i>Christine Kühne-Center for Allergy Research and Education</i> (CK-CARE), Davos, Schweiz, gefördert. 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Analyse des Hautmikrobioms eines an junktionaler Epidermolysis bullosa erkrankten Patienten nach Behandlung mit genetisch modifizierten Stammzellen
Die junktionale Epidermolysis bullosa (JEB) ist eine Unterform der Epidermolysis-bullosa (EB)-Gruppe und eine schwere genetische Erkrankung, die durch eine Mutation im LAMB3-Gen (kodiert die β3-Kette von Laminin 332) verursacht wird.1-4 Betroffene Patienten leiden unter Blasenbildung der Haut, die durch geringfügigen mechanischen Stress ausgelöst wird. Schwere Blasenbildung führt zu Narbenbildung, Infektionen und einem fortschreitenden Krankheitsverlauf bis hin zu frühem Tod. Über 40 % der Patienten sterben vor Erreichen des Erwachsenenalters.5-7
Bis 2015 existierte keine definitive Behandlung für vererbte JEB. Unser Forschungsteam behandelte einen jungen Patienten mit JEB, dessen Epidermis zu etwa 80 % zerstört war. Nachdem alle etablierten Therapien fehlgeschlagen waren, entschieden wir uns für einen experimentellen Ansatz und transplantierten Haut, die aus genetisch modifizierten Stammzellen hergestellt wurde, auf die Wundflächen. Die Stammzellen wurden über eine Hautbiopsie entnommen und mithilfe eines retroviralen Vektors, der die funktionelle Gensequenz des LAMB3-Gens enthält, transduziert.8-10
Vor der Transplantation bestand trotz regelmäßiger Antibiotikabehandlung eine Superinfektion mit Staphylococcus (S.) aureus. Die Infektion wurde zunehmend schwerer, bis der Patient zum Zeitpunkt der Transplantation eine schwere Sepsis mit beginnendem Organversagen erlitt. Die Transplantation der genetisch transduzierten Haut war ein Erfolg. Unser Patient erholte sich und wurde aus dem Krankenhaus entlassen. Ein 5-Jahres-Nachuntersuchungszeitraum zeigte eine langfristige Stabilität der gesamten transgenen Epidermis ohne erneute Blasenbildung in den transplantierten Bereichen. Diese Ergebnisse wurden in früheren Studien unseres Teams veröffentlicht.8, 11, 12
Die menschliche Haut ist nicht nur das größte Organ und Schutz vor Umwelteinflüssen, sondern wird selbst durch ein kutanes Mikrobiom geschützt. Dieses dient als zusätzliche Barriere zur physischen und chemischen Schutzbarriere gegenüber Umwelteinflüssen und schützt die Haut vor Krankheiten.13, 14 Es handelt sich um eine komplexe und dynamische Gemeinschaft von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroorganismen, die auf der Hautoberfläche leben. Das Mikrobiom spielt eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Hautgesundheit, dem Schutz vor Krankheitserregern und der Regulierung des Immunsystems der Haut und ist für jeden Menschen einzigartig. Es kann durch Faktoren wie Alter, Geschlecht, Lebensstil, Umwelt, Krankheiten und medizinische Behandlungen beeinflusst werden.15
Eine Dysbiose des Hautmikrobioms wird mit Hauterkrankungen wie der atopischen Dermatitis (AD) in Verbindung gebracht, bei der eine erhöhte Häufigkeit von S. aureus die Krankheitsausprägung beispielsweise durch Toxinproduktion verstärken kann.16-20
Das genaue Mikrobiom bei EB wurde bisher nicht umfassend untersucht. Studien zeigen jedoch, dass Personen mit EB ein verändertes Mikrobiom im Vergleich zu gesunden Individuen aufweisen, mit einer Überhäufigkeit von S. aureus und einer insgesamt geringeren Diversität der Hautmikroben.21, 22
Aufgrund dieser vorangegangenen Ergebnisse entschied sich unser Forschungsteam, intraindividuelle Veränderungen des Hautmikrobioms bei unserem mit genetisch korrigierten autologen epidermalen Kulturen behandelten Patienten weiter zu untersuchen und das Hautmikrobiom mit gesunden Kontrollen und AD-Patienten zu vergleichen.
Das Ziel dieser Forschung war es, das Hautmikrobiom eines mit genetisch korrigierten autologen epidermalen Kulturen behandelten JEB-Patienten zu analysieren. Von besonderem Interesse war die mikrobielle Zusammensetzung der transgenen Hautbereiche im Vergleich zu den umgebenden blasenbildenden und nicht-blasenbildenden Hautbereichen des JEB-Patienten 72 Monate nach der kombinierten Gen- und Stammzelltherapie.
Zusätzlich wurde das Hautmikrobiom dieses JEB-Patienten mit der mikrobiellen Zusammensetzung der Haut gesunder Kontrollpersonen und AD-Patienten verglichen.
Alle Studienmethoden entsprachen der Deklaration von Helsinki. Die ethische Zustimmung für diese Studie wurde von der Ethikkommission der Universität Münster erteilt (Referenz: 2020-804-f-S). Daten von AD-Patienten wurden aus der Prospektive Längsschnittstudie zur Untersuchung der Remissionsphase bei Patienten mit atopischer Dermatitis (AD). Diese Studie wurde von den jeweiligen lokalen Ethikkommissionen in Zürich, Schweiz (BASEC 2016-00301, ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04240522), der Technischen Universität München (112/16S) und Bonn (ProRaD 232/15) genehmigt. Die ProRaD-Studie untersucht Biomarker und das kutane Mikrobiom von AD-Patienten in Remission in einem longitudinalen, prospektiven Setting.23
In dieser Studie konnten wir zeigen, dass die nicht-blasenbildende, die blasenbildende und die transgene Haut eines JEB-Patienten eine Dysbiose in Bezug auf relative und absolute Zahlen von S. aureus aufweist. Die blasenbildende Haut zeigte eine durch S. aureus verursachte bakterielle Überwucherung. Das Hautmikrobiom des JEB-Patienten unterschied sich deutlich von gesunden Kontrollen und AD-Patienten.
Beim Vergleich gesunder Haut mit chronischen Wunden haben verschiedene Studien in der Vergangenheit eine reduzierte mikrobielle Diversität und eine hohe Häufigkeit von S. aureus in chronischen Wunden im Allgemeinen gezeigt.21, 30 Auch bei AD-Patienten ist die Häufigkeit nützlicher Bakterien wie S. epidermidis reduziert, während andere Mikroorganismen wie S. aureus, Pseudomonas aeruginosa und Malassezia-Arten vermehrt vorkommen.15, 31 Studien haben gezeigt, dass die relative und absolute Häufigkeit von S. aureus mit der Schwere der Erkrankung korreliert.24, 32
Nicht-blasenbildende und verletzte Haut von Patienten mit rezessiver dystrophischer EB zeigt eine signifikant reduzierte Diversität und einen hohen Anteil von S. aureus sowohl in blasenbildender als auch in nicht-blasenbildender Haut. Reimer-Taschenbrecker et al. beobachteten eine Dominanz von S. aureus, die je nach Alter zunächst die verletzte/blasenbildende Haut und später die unverletzte/nicht-blasenbildende Haut befällt.1
In solchen Fällen korrelieren die Schwere der Erkrankung und die Wundlast signifikant positiv mit der S.-aureus-Kolonisation, ähnlich wie bei anderen Hauterkrankungen wie AD. Ein Grund für die allgemeine Dysbiose und die Häufigkeit der S.-aureus-Kolonisation könnte der notwendige Einsatz von Wundverbänden bei blasenbildenden Bereichen sein, die oft überlappen und nicht-blasenbildende Bereiche bedecken. Dies schafft ein günstiges Umfeld für die Verbreitung von S. aureus über die Hautoberfläche. Blasenbildende Hautbereiche sind zunächst betroffen, und Wundverbände können die bakterielle Ausbreitung fördern. Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse von Horev et al. (2023) unterstützt, die eine höhere Häufigkeit von S. aureus in EB-Wunden nach der Anwendung von Wundverbänden zeigten. Neunzig Tage nach der Wundbehandlung zeigten Kinder mit EB dystrophica und EB simplex eine signifikant höhere Inzidenz von S. aureus in den blasenbildenden Hautbereichen.33
Bei Wundinfektionen ist häufig eine wiederholte Antibiotikabehandlung erforderlich. Diese kann jedoch zu einer selektiven Dysbiose des kutanen Mikrobioms führen und die Entstehung multiresistenter Keime wie Methicillin-resistenter S. aureus (MRSA) begünstigen.34, 35
Das Hautmikrobiom unseres JEB-Patienten unterschied sich je nach Hautstatus. Das Mikrobiom der transgenen Haut lag in der Zusammensetzung zwischen der blasenbildenden und der nicht-blasenbildenden Haut. Die blasenbildende Haut zeigte einen höheren Anteil von S. aureus im Vergleich zur nicht-blasenbildenden und transgenen Haut, während transgene und nicht-blasenbildende Haut sich ähnelten. Da sich das Mikrobiom je nach Körperregion unterscheidet, war es bei unserem Patienten nicht trivial, Proben von allen drei Gewebetypen (blasenbildend, nicht-blasenbildend und transgen) zu entnehmen, was die Anzahl möglicher Testbereiche reduzierte.
Wir konnten ein deutlich unterschiedliches globales Mikrobiom des untersuchten JEB-Patienten nach Transplantation transgener Haut im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen und AD-Patienten nachweisen. Die absoluten Bakterienzellzahlen in der blasenbildenden Haut entsprachen dabei den in der ProRaD-Studie bei AD-Patienten beobachteten Werten.
Trotz dieser Dysbiose blieben die transgenen Bereiche stabil und zeigten keine klinischen Anzeichen von Ekzemen oder Blasenbildung. Dies bestätigt eine genetische Stabilität der mit Vektor-transduzierten Hautbereiche gegen ein Wiederauftreten von Blasenbildung sowie eine Resistenz gegenüber mikrobieller Dysbiose.
Die Hauptlimitation dieser Studie ist die geringe Stichprobengröße, da unser Patient bislang der einzige ist, der die oben beschriebene Behandlung erhalten hat. Die Probenahme an Bereichen, in denen alle drei Gewebetypen (blasenbildend, nicht-blasenbildend und transgen) vorhanden waren, schränkte die Anzahl möglicher Testorte ein, wodurch die Probenanzahl klein bleibt. Daher ist keine statistische Analyse für Körperregionen möglich. Um unsere Daten zu validieren, wurden unabhängige Replikate durchgeführt, die zuverlässige Ergebnisse zeigten. Dennoch sind intraindividuelle Unterschiede sowie Umwelteinflüsse möglich.
Zukünftige Untersuchungen sollten sich auf Follow-up-Studien des Mikrobioms des transplantierten JEB-Patienten konzentrieren. Diese könnten klären, ob das Mikrobiom beispielsweise hormonellen Veränderungen während der Pubertät oder Adoleszenz unterliegt. Darüber hinaus sollte die Untersuchung des Umfelds auf die Familie unseres Patienten ausgeweitet werden, um zu prüfen, ob Familienangehörige mit demselben S.-aureus-Stamm kolonisiert sind wie der Patient.
Diese Studie wurde im Rahmen der Prospective longitudinal study to investigate the remission phase in patients with atopic dermatitis vom Christine Kühne-Center for Allergy Research and Education (CK-CARE), Davos, Schweiz, gefördert. Für die Durchführung der vorliegenden Untersuchung wurden keine weiteren Fördermittel eingeworben.
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