Risiko auf Autismus-Spektrum-Störung von Geburt an nachverfolgen
Autismus-Spektrum-Störungen betreffen Millionen Familien weltweit, doch die Diagnose wird oft erst gestellt, wenn bereits Verhaltenssymptome auftreten. Zu diesem Zeitpunkt sind möglicherweise schon Chancen in Bezug auf eine frühere Unterstützung oder präventive Maßnahmen verpasst worden. Zu verstehen, wie genetische Anfälligkeit, Biologie und Umwelt während des Säuglings- und Kleinkindalters zusammenwirken, stellt daher eine wichtige Priorität für die Forschung und die Gesundheitssysteme dar.
Von Geburt an Risiko auf Autismus-Spektrum-Störung im Blick behalten
Das Team des EU-finanzierten Projekts GEMMA(öffnet in neuem Fenster) hatte zum Ziel, frühe Biomarker für Autismus-Spektrum-Störungen zu ermitteln, wobei Säuglinge und Kleinkinder mit erhöhtem familiärem Risiko von der Geburt an bis zum Alter von 36 Monaten beobachtet wurden. Für die Studie wurden etwa 350 Neugeborene aus Familien rekrutiert, in denen bereits ein älteres Geschwisterkind eine Autismusdiagnose erhalten hatte. „Die Projektarbeit bot eine einzigartige Gelegenheit, den natürlichen Verlauf einer Autismus-Spektrum-Störung vor der klinischen Diagnose zu beobachten. Mit der Nachverfolgung biologischer und verhaltensbezogener Änderungen im Zeitverlauf zielten wir darauf ab, den Beginn des Risikos zu ermitteln und herauszufinden, wie dieser beeinflusst werden könnte“, erklärt Projektkoordinator Alessio Fasano. Von den Beteiligten wurden alle sechs Monate biologische Proben abgegeben und klinische Informationen erhoben. Zudem fanden regelmäßige Bewertungen des Verhaltens statt. Dank dieses Längsschnittdesigns konnte die Forschungsgruppe die biologischen Veränderungen erfassen, die vor, während und nach dem Auftreten der Symptome festzustellen waren. Das Team von GEMMA kombinierte mehrere Informationsschichten, die genomische, epigenomische, mikrobiologische und metabolomische Daten umfassten. Geplant war, anhand dieser integrierten systembiologischen Strategie zu erkunden, wie die vererbte Anfälligkeit mit Darmbakterien, Immunreaktionen und dem Stoffwechsel zusammenhängt. Anschließend kamen Instrumente des maschinellen Lernens zum Einsatz, um mit der späteren Entwicklung von Autismus assoziierte Muster(öffnet in neuem Fenster) zu erkennen. „Auf diese Weise konnte das Team von isolierten Risikofaktoren zu einem Vorhersagemodell übergehen, das auf der Interaktion vieler biologischer Parameter beruht“, fügt Fasano hinzu.
Frühwarnzeichen
Das GEMMA-Team entdeckte, dass Veränderungen im Darmmikrobiom und seiner Funktion den mit dem Verhalten verbundenen Symptomen um mehrere Monate vorausgehen können. Die Forschungsgruppe stellte Verschiebungen fest, die mit einem erhöhten Zonulin(öffnet in neuem Fenster), einem mit der Durchlässigkeit des Darms und entzündlichen Prozessen verknüpften Biomarker, in Verbindung gebracht werden. „Dieser Fakt deutet darauf hin, dass biologische Veränderungen auftreten können, lange bevor eine traditionelle Diagnostik greift“, betont Fasano. Die Studie ergab außerdem, dass aussagekräftige Verhaltensindikatoren früher als bisher angenommen auftreten können. Bei Säuglingen im Alter von neun Monaten, die als ungewöhnlich aufgeregt, schwer zu beruhigen oder anfällig für Schlafstörungen beschrieben wurden, war die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie mit zwölf Monaten erste Anzeichen einer Autismus-Spektrum-Störung aufwiesen.
Mikrobiombasierte Interventionen
Im Rahmen von GEMMA wurde außerdem erkundet, ob die Veränderung des Darmmikrobioms(öffnet in neuem Fenster) dazu beitragen könnte, autistische Verhaltensweisen zu lindern. Eine sechsmonatige offene Intervention, bei der Probiotika und Präbiotika kombiniert wurden, ergab Verbesserungen bei gastrointestinalen Symptomen und Verhaltensauffälligkeiten. In prospektiven Analysen wurden außerdem etliche Bakterientaxa ermittelt, mit denen sich die spätere Entwicklung einer Autismus-Spektrum-Störung mit hoher Genauigkeit vorhersagen lässt. Diese Ergebnisse wurden in humanisierten Tiermodellen unter Einsatz fäkalen Mikrobiotatransfers bestätigt, was die Beweise für eine kausale Rolle eines ins Ungleichgewicht geratenen Darmmikrobioms untermauert. Durch die Integration modernster Datenwissenschaft in die reale klinische Nachbeobachtung hat die Arbeit von GEMMA dazu beigetragen, die Erforschung von Autismus-Spektrum-Störungen in Richtung Vorhersage, Prävention und personalisierte Behandlung neu zu definieren. Im Hinblick auf die Zukunft sind bereits internationale Kooperationen im Gange, um die Ergebnisse in weiteren Bevölkerungsgruppen zu validieren und sie in praktische Instrumente umzusetzen. Längerfristig sieht das Projektteam klinische Behandlungswege vor, auf denen Kinder mit familiärer Autismusvorgeschichte integrierte Risikobewertungen erhalten könnten, für die Genetik, Darmmikrobiomprofile, Immunmarker und Verhaltensbeobachtungen miteinander kombiniert werden. Prädiktive Algorithmen könnten den ärztlichen Teams dann dabei helfen, jene Kinder zu identifizieren, die am ehesten von frühzeitigen personalisierten Maßnahmen wie gezielten Ernährungs- oder Probiotikastrategien profitieren, noch bevor die Symptome vollständig ausgeprägt sind.