DE102017203234B4

DE102017203234B4 - Mikrobiom-Transplantation

Info

Publication number: DE102017203234B4
Application number: DE102017203234.0A
Authority: DE
Inventors: Claire Fabian; Holger Lausch
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: EP3589122A1; WO2018158284A1; DE102017203234A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, eine Presskühlvorrichtung zur Bereitstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe sowie eine stabilisierte Mikrobiomprobe, insbesondere für die Anwendung in einem Verfahren zur nicht- therapeutischen oder therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, eine Presskühlvorrichtung zur Bereitstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe sowie eine stabilisierte, bevorzugt lager- und wiederbereitstellungsfähige, Mikrobiomprobe, insbesondere für die Anwendung in einem Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers.
Die Zusammensetzung der Darmflora (Mikrobiom) eines Menschen hat einen maßgeblichen Einfluss auf dessen gesundheitlichen Zustand. Dabei spielt vor allem die komplexe Zusammensetzung des Mikrobioms eine entscheidende Rolle. Diese Zusammensetzung wird beeinflusst von einer Vielzahl an Faktoren, unter anderem können die Ernährung, Stress, Infektionen und chronische Erkrankungen eine Rolle spielen. Jede Person weist ein individuelles Mikrobiom auf, das sich im Laufe eines Lebens verändern kann.
Die humane Darmflora, das sogenannte humane Mikrobiom, enthält ungefähr 3,3 Millionen Gene der mikrobiellen Flora im Vergleich zu 25.000 humanen Genen. Das normale beziehungsweise gesunde Mikrobiom enthält 1200 bis 1500 verschiedene Spezies von Bakterien, Hefen, Pilzen und auch Viren. Neben dem Mikrobiom enthält die humane Darmflora Proteine, Kohlenhydrate, Mineralsalze, Spurenelemente, Fett, tote Mikroorganismen und unverdaute Nahrungsmittel.
Eine Störung des Mikrobioms, eine Dysbiose, kann zu einer veränderten Zusammensetzung der Mikroorganismen führen, auf Langzeit auch den Verlust einiger Bakterienarten mit sich bringen und Wachstumsvorteile für andere Bakterienarten hervorrufen. Unter anderem können Dysbiosen durch Langzeit- und/oder Breitbandantibiosen hervorgerufen werden (Winek et al. 2016). Eine Antibiose beeinflusst alle vorhandenen Bakterien, nicht nur die pathogenen Keime.
Neben den bekannten Funktionen des Darms beziehungsweise des Mikrobioms im Darm, unter anderem der Verdauung und der engen Verbindung zum Immunsystem, bestehen auch enge wechselseitige Interaktionen zwischen dem Mikrobiom und dem Gehirn (Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse, engl. gut-brain-axis). So können auch neurologische Probleme und Verhaltensweisen durch die Mikrobiomzusammensetzung beeinflusst werden, dies kann unter anderem Verhalten, Gedächtnis, Lernvermögen bis hin zur Mikrogliaaktivierung im Gehirn oder der Integrität der Blut-Hirn-Schranke gehen. Diese Beeinflussung ist jedoch nicht nur einseitig. So können Schädigungen des Gehirns auch umgekehrt einen Einfluss auf das Mikrobiom haben.
Ein überraschender Zusammenhang konnte zwischen dem Mikrobiom und Schlaganfällen gezeigt werden. Ausgehend von der Erkenntnis, dass Schlaganfallpatienten häufig als Folge an Lungenentzündungen erkranken, wurde die Rolle der Interaktionen der Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse bei Schlaganfall näher untersucht. Dabei zeigte sich, dass in Folge des Schlaganfalls die Darmbarrieren gestört werden und pathogene Keime die Lunge erreichen können. Neben einer Veränderung des Immunsystems und der Darmdurchlässigkeit, führt ein Schlaganfall auch zu einem Verlust und/oder einer Beeinträchtigung des Mikrobioms im Darm, die mit einer veränderten Zusammensetzung des Mikrobioms einhergeht. Diese Prozesse bedingen einander, da sich unter anderem ein Großteil der Abwehrzellen des Immunsystems in der Schleimhaut des Darms befindet. Die Effekte der Dysbiose werden unter anderem durch die Regulierung des Immunsystems hervorgerufen. Es erfolgt eine Aktivierung von bestimmten T-Zell-Populationen, welche aus dem Darmsystem zum Gehirn wandern und dort die Entzündungsreaktionen und dadurch bedingt die Schädigung verstärken (Ridler et al. 2016).
Neben diesen sehr direkten Auswirkungen zeigten sich aber auch wesentlich komplexere Wechselwirkungen. Es konnte im Tiermodell nachgewiesen werden, dass durch die Induktion eines experimentellen Schlaganfalls die Mikrobiomzusammensetzung direkt geändert wurde (Houlden et al. 2016; Singh et al. 2016). Diese Änderungen sind zum Teil in Bezug auf die Bakterienarten sehr spezifisch und korrelieren mit der Stärke der Schädigung. Zugleich zeigt sich aber auch eine allgemeine Reduzierung der Komplexität/Diversität der Mikrobiomzusammensetzung. Eine therapeutische Transplantation des Mikrobioms konnte im Tiermodell die Schlaganfall-induzierte Dysbiose wieder normalisieren und führte zugleich zu einer allgemeinen Verbesserung der Folgen des Schlaganfalls (Singh et al. 2016).
Diese weitreichenden Interaktionen der Mikrobiom-Darm-Gehirn-Achse sind nicht nur auf Schlaganfall als neurologische Erkrankung beschränkt, sondern können sich auch auf andere neurologische Erkrankungen auswirken. Alleine durch eine Antibiose-induzierte Dysbiose im Darm konnten im Tiermodell kognitive Schädigungen hervorgerufen werden (Fröhlich et al. 2016). Dazu passen auch die Erkenntnisse, dass Patienten mit einer Depression eine veränderte Mikrobiomzusammensetzung aufweisen (Kelly et al. 2016).
Es ist bisher nur bedingt bekannt, welches die optimale Zusammensetzung eines gesunden Mikrobioms darstellt und mit welchen Risiken allogene Mikrobiom-Transplantationen verbunden sind. Zugleich hat das Mikrobiom wahrscheinlich einen erheblichen Einfluss auf Krankheitsentstehungen und -verlauf von einer Vielzahl von Erkrankungen, unter anderem Autoimmunerkrankungen und chronisch-entzündlichen Erkrankungen, wie z.B. Multiple Sklerose (Haghikia et al. 2015). Das Mikrobiom kann durch äußere Einflüsse eine Fehlentwicklung aufweisen oder aus dem Gleichgewicht geraten, beispielsweise durch Mikroorganismen, insbesondere durch Parasiten, Viren, Pilze, Hefen oder Bakterien, infiziert werden. Ein derartig fehlentwickeltes oder aus dem Gleichgewicht geratenes Mikrobiom bedarf der Wiederherstellung des natürlichen Zustands. Dies kann durch eine Mikrobiom-Transplantation, beispielsweise eine Stuhltransplantation, erreicht werden. Die Transplantation des Mikrobioms ist hierbei eine der erfolgreichsten Behandlungsmöglichkeiten zur Herstellung des ursprünglichen beziehungsweise gesunden Mikrobioms im Patienten. Die verabreichte Mikrobiomprobe sollte der Zusammensetzung des ursprünglichen, insbesondere gesunden, Mikrobioms mit all seinen Komponenten möglichst nahe kommen, also möglichst unverändert vorliegen.
Es besteht daher Bedarf an einem patientenspezifischen Mikrobiom, welches das Mikrobiom zu einem ursprünglichen, insbesondere gesunden, Zeitpunkt darstellt und durch eine Transplantation den Ersatz des fehlenden und/oder geschädigten Mikrobioms ermöglicht. Gerade bei Schlaganfall gefährdeten Personengruppen („Chronikergruppen“) ist eine präventive Lagerung von patientenspezifischen Mikrobiomen in einer Bio-Bank erstrebenswert, um bei Bedarf kurzfristig zur Verfügung zu stehen.
Neurologische Erkrankungen wie Schlaganfall werden bisher noch nicht begleitend mit Mikrobiom-Transplantationen behandelt. Die starken Wechselwirkungen zwischen dem Gehirn und dem Darmtrakt, insbesondere dem Mikrobiom des Darms, und welchen Einfluss diese auf den Therapieerfolg und die Regeration von Patienten nach Schlaganfällen haben kann, ist erst seit kurzem bekannt (Benakis et al. 2016; Malkki 2016; Ridler 2016; Singh et al. 2016).
Im Allgemeinen gibt es zwei hauptsächliche Therapieformen für Dysbiose: Die Gabe von definierten Bakterienstämmen oder die Transplantation eines Mikrobioms. Bei einer durch Antibiose hervorgerufenen Dysbiose können durch orale Gabe definierte, gefriergetrocknete Bakterienstämme gegeben werden. Hierbei handelt es sich vor allem Milchsäurebakterien der Gattungen Lactobacillus und Bifidobacterium. Die orale Applikation erfolgt zumeist in Pillenform, mit einem Hüllmaterial, das sich erst im Darm auflöst und somit eine zielgerichtete Freisetzung ermöglicht. Hierbei werden allerdings nur wenige Bakterienstämme gleichzeitig gegeben, welche nicht die Komplexität eines humanen, gesunden Mikrobioms wiederspiegeln.
Die Behandlung einer Dysbiose durch die Transplantation eines Mikrobioms wird bisher nur bei wenigen medizinischen Indikationen verwendet, darunter wiederkehrende Infektionen mit Clostridium difficile, bei denen eine weitere Antibiose nur geringe bis keine Therapiechancen zeigen würde. Dabei erfolgt bei diesen Patienten immer nur eine allogene Transplantation von Mikrobiomen gesunder Patienten. Zugleich laufen klinische Studien, um den potentiellen Nutzen von Mikrobiom-Transplantationen auch für andere entzündliche Darmkrankheiten zu untersuchen.
Das Testen geeigneter Patienten stellt ein aufwendiges und kostenintensives Verfahren dar. Hierbei erfolgt ein negatives Selektionsverfahren, um Mikrobiome mit potentiell pathogenen Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Pilzen) auszuschließen. Zugleich aber ist noch zu wenig darüber bekannt, was eine optimale beziehungsweise ursprüngliche, insbesondere gesunde, Zusammensetzung eines Mikrobioms darstellt. So kann durch die Transplantation eines Mikrobioms beispielsweise eine sehr starke Gewichtszunahme des Patienten erfolgen (Alang und Kelly 2015). Im Tiermodell konnte bereits gezeigt werden, dass Fettleibigkeit durch die Transplantation eines Mikrobioms übertragbar ist (Ridaura et al. 2013). Inwiefern auch andere Krankheitsrisiken übertragen werden können ist noch unbekannt. Es gibt aber erste Forschungsergebnisse, die zeigen, dass das Mikrobiom bei einer Vielzahl von Krankheiten eine Rolle spielen könnte, darunter auch Autoimmunerkrankungen, wie z.B. Multiple Sklerose (Haghikia et al. 2015) oder Diabetes. Es ist also nicht vorhersehbar, welche Langzeitfolgen allogene Mikrobiom-Transplantationen verursachen können.
Eine erfolgreiche allogene Mikrobiom-Transplantation kann mit frischem, sowie mit frischem und kryokonserviertem Probenmaterial erfolgen. Sowohl die Nutzung von frischem, wie auch kryokonserviertem Mikrobiom von gesunden Patienten konnte bei der Therapie von Patienten mit Clostridium difficile Infektionen erfolgreich eingesetzt werden (Lee et al. 2016; Wise 2016).
WO 2014/197562 A1 betrifft Zusammensetzungen zur Sanierung der mikrobiellen Flora und Verfahren zur Herstellung, Verarbeitung und Verabreichung derartiger Zusammensetzungen. Die Herstellung derartiger Zusammensetzungen zur Sanierung der mikrobiellen Flora umfassen beispielsweise das Auffangen einer fäkalen Probe und dass Verdünnen dieser Probe, um eine verdünnte Probe zu erhalten.
Die bisher erhältlichen Mikrobiomzusammensetzungen zur Behandlung von gastrointestinalen Erkrankungen entsprechen in ihrer Zusammensetzung jedoch nicht der für den jeweiligen Organismus vorteilhaften Zusammensetzung des Mikrobioms. Dies einerseits, da Mikrobiomzusammensetzungen einem anderen Organismus entnommen wurden, andererseits, da Mikrobiomzusammensetzungen durch Lagerung oder Aufbereitung nicht mehr der ursprünglichen Zusammensetzung im Ausgangsorganismus zu einem definierten Zeitpunkt entsprechen, insbesondere hinsichtlich des Vorhandenseins einzelner Mikroorganismen aber auch des Anteils der jeweiligen Mikroorganismen in der Mikrobiomzusammensetzung.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Mikrobioms bereitzustellen, welches es ermöglicht, ein Mikrobiom von einem Ausgangsorganismus, insbesondere von einem gesunden Ausgangsorganismus, zu gewinnen, gegebenenfalls spezifisch für den Transport und die nachfolgende Lagerung aufzubereiten beziehungsweise vorzubereiten, zu lagern und dieses zu einem späteren Zeitpunkt, zum Beispiel bei Verlust des aktuellen Mikrobioms des Organismus, zum Beispiel aus pathologischen, traumatischen oder anderen Gründen, möglichst in gegenüber dem Zeitpunkt der Gewinnung unveränderten Zustand einem Organismus, insbesondere dem Ausgangsorganismus, zu verabreichen.
Die vorliegende Erfindung löst das technische Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung, insbesondere eines Verfahrens zur Aufbereitung beziehungsweise Vorbereitung und Bereitstellung, einer stabilisierten Mikrobiomprobe, wobei das Verfahren insbesondere die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) Bereitstellen einer eine Initialtemperatur von 35 bis 39 °C aufweisenden, aus dem Darm eines Organismus, also einem Ausgangsorganismus, stammenden Mikrobiomprobe,
b) Verpacken der Mikrobiomprobe in einem verschließbaren form-flexiblen Mikrobiomprobenbehälter,
c) Ausbilden einer Mikrobiomprobenschicht mit einer Schichtdicke von 2 bis 6 mm in dem Mikrobiomprobenbehälter,
d) homogenes Abkühlen der Mikrobiomprobenschicht auf eine Endtemperatur von 4 bis 10 °C, und
e) Erhalten einer stabilisierten Mikrobiomprobe bei einer Endtemperatur von 4 bis 10 °C.

Die Erfindung sieht also vor, dass in einem Verfahrensschritt a) eine aus einem Organismus, also Ausgangsorganismus, stammende Mikrobiomprobe, zum Beispiel eine gewonnene, das heißt entnommene oder natürlich ausgeschiedene, Mikrobiomprobe, bereitgestellt und einer Abfolge von Verfahrensschritten zugeführt wird, im Rahmen derer eine stabilisierte Mikrobiomprobe hergestellt wird. In überraschender und besonders vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, eine Mikrobiomprobe zu stabilisieren, das heißt in einen lagerfähigen Zustand zu versetzen, wobei diese stabilisierte Mikrobiomprobe vorteilhafterweise quantitativ und qualitativ vollständig oder weitgehend vollständig der Probe entspricht, die in Verfahrensschritt a) bereitgestellt wurde, das heißt unmittelbar aus einem Ausgangsorganismus stammt, also von ihm gewonnen wurde, zum Beispiel von diesem ausgeschieden oder aus diesem entnommen wurde.
Da Mikroorganismen gegenüber Veränderungen, insbesondere Temperaturveränderungen, unterschiedlich reagieren, muss die biochemische Wechselwirkung der Mikrobiomprobe durch erfindungsgemäßes kontrolliert schnelles, aber nicht zu schnelles, und homogenes Herunterkühlen auf die erfindungsgemäße Endtemperatur zum Stillstand oder weitgehend zum Stillstand gebracht werden. Bei der erfindungsgemäßen Endtemperatur reduziert sich der Stoffwechsel der Mikroorganismen in der Mikrobiomprobe auf ein Minimum, aber es gibt noch keine Schädigungen, wie sie durch unkontrolliertes Einfrieren auftreten können. Die Mikrobiomprobe entspricht somit dem oder weitgehend dem Ausgangszustand des Mikrobioms direkt nach Ausscheiden oder Entnahme aus dem Ausgangsorganismus.
Die Erfindung beruht also auf der überraschenden Feststellung, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung, insbesondere das Verfahren zur Aufbereitung beziehungsweise Vorbereitung und Bereitstellung, einer stabilisierten Mikrobiomprobe die quantitative und qualitative Zusammensetzung der gewonnenen Mikrobiomprobe, also die Zusammensetzung der verschiedenen Mikroorganismen in der Mikrobiomprobe bei Bereitstellung gemäß Schritt a), unverändert oder weitgehend unverändert lässt, das heißt dass sich die quantitativen Anteile der einzelnen Mikroorganismen in der erfindungsgemäß stabilisierten Mikrobiomprobe kaum oder nicht verändert haben und auch die qualitative Zusammensetzung der Mikroorganismen noch der der Mikroorganismen im Mikrobiom unmittelbar nach dem Gewinnen, also unmittelbar nach der Entnahme oder dem Ausscheiden, entspricht oder weitgehend entspricht.
Die erfindungsgemäß hergestellte stabilisierte Mikrobiomprobe weist also überraschenderweise nach der Herstellung, insbesondere nach der Aufbereitung und der Lagerung, keine oder kaum eine veränderte Zusammensetzung des Mikrobioms im Vergleich zur Zusammensetzung des Mikrobioms im Ausgangsorganismus, insbesondere gesunden Ausgangsorganismus, auf, entspricht also biostofflich und in seiner Anteilsstruktur, also qualitativ und quantitativ, dem unveränderten oder nahezu unveränderten Mikrobiom des Ausgangsorganismus, also dem ursprünglichen Mikrobiom, vorzugsweise eines gesunden Menschen, zeitlich direkt nach dem Gewinnen.
Die erfindungsgemäß gleiche oder weitgehend gleiche Zusammensetzung der stabilisierten Mikrobiomprobe im Vergleich zum Mikrobiom des Ausgangsorganismus ermöglicht in vorteilhafterweise eine therapeutische oder nicht-therapeutische Behandlung eines Organismus, insbesondere eines Patienten, insbesondere eine Behandlung des Organismus, insbesondere Patienten, von dem die Mikrobiomprobe ursprünglich gewonnen wurde, zum Beispiel ursprünglich entnommen oder ausgeschieden wurde. Die erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe kann vorteilhafterweise über einen langen Zeitraum gelagert werden, ohne dass sich die Zusammensetzung dieser Mikrobiomprobe gegenüber der Zusammensetzung des ursprünglichen Mikrobioms, also der Zusammensetzung des Mikrobioms im Ausgangsorganismus, signifikant ändert. Die Haltbarkeit einer erfindungsgemäß stabilisierten Mikrobiomprobe ist überraschenderweise erhöht und ermöglicht vorteilhafterweise die Entnahme einer Mikrobiomprobe aus einem Ausgangsorganismus, insbesondere gesunden Ausgangsorganismus, bevorzugt gesunden Menschen, und deren spätere Verabreichung an einen erkrankten oder einen unnatürlichen, Zustand aufweisenden Organismus, bevorzugt Patienten, insbesondere den Patienten, aus dem die Mikrobiomprobe stammt, also ursprünglich entnommen oder ausgeschieden wurde.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es daher, gesunden Organismen, insbesondere gesunden Menschen, insbesondere solchen, die möglicherweise für bestimmte Erkrankungen prädisponiert oder anfällig sind, Mikrobiomproben zu einem Zeitpunkt von sich selber bereitstellen zu lassen, in dem die Mikrobiomprobe dem ursprünglichen, insbesondere gesunden, Zustand des Organismus entspricht, und sie zu lagern, insbesondere in einer Bio-Bank, bis zu einem Zeitpunkt, in dem eine Erkrankung auftritt und eine Transplantation des ursprünglichen, insbesondere gesunden, Mikrobioms wünschenswert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung daher auch ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere ein Verfahren zur Aufbereitung beziehungsweise Vorbereitung und Bereitstellung, eines lagerfähigen stabilisierten Mikrobioms bereit.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Mikrobiom“ die Gesamtheit aller den Darm eines Organismus, insbesondere des menschlichen Organismus, besiedelnden Mikroorganismen verstanden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird unter dem Mikrobiom auch die Gesamtheit aller mikrobiellen Gene beziehungsweise Genome im Darm des Organismus, insbesondere des menschlichen Organismus, verstanden.
Ein Ausgangsorganismus für die Herstellung eines stabilisierten Mikrobioms kann entweder ein gesunder Ausgangsorganismus sein oder ein solcher Organismus, der eine oder mehrere Krankheiten oder unnatürliche Zustände aufweist, die zusätzlich zu einer später, das heißt nach Gewinnen der Mikrobiomprobe, auftretenden zu therapierenden Krankheit oder einem unnatürlichen Zustand vorliegen und deren Existenz im Hinblick auf die später zu therapierende Krankheit oder den zu therapierenden unnatürlichen Zustand von untergeordneter Bedeutung ist. Ein ursprüngliches Mikrobiom kann daher bevorzugt ein gesundes Mikrobiom sein, also aus einem gesunden Ausgangsorganismus stammen, oder ein Mikrobiom aus einem Ausgangsorganismus sein, der eine Krankheit oder einen unnatürlichen Zustand aufweist. Ein Ausgangsorganismus kann also einen unnatürlichen Zustand oder eine Krankheit aufweisen und eine ursprüngliche Mikrobiomprobe kann erfindungsgemäß auch aus einem solchen Ausgangsorganismus stammen, wobei wenn dieser Ausgangsorganismus später einen anderen unnatürlichen Zustand aufweist oder an einer anderen gegebenenfalls schwerwiegenderen Krankheit erkrankt, das Mikrobiom aus einem solchen Ausgangsorganismus dennoch vorteilhaft für den Therapieerfolg eingesetzt werden kann. Ein gesunder Ausgangsorganismus ist bevorzugt ein Ausgangsorganismus, der nicht mit Antibiotika behandelt wurde oder der keine oder kaum eine qualitative und quantitative Änderung der ursprünglichen Zusammensetzung des Mikrobioms aufweist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung versteht man unter einem ursprünglichen Zustand auch einen natürlichen Zustand.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff „stabilisiertes Mikrobiom“ ein Mikrobiom, das die Eigenschaften eines nativen Mikrobioms, also eines Mikrobioms aus einem Ausgangsorganismus direkt und unmittelbar nach Gewinnen, also insbesondere Ausscheiden oder Entnahme, insbesondere eines ursprünglichen, insbesondere gesunden, Mikrobioms, aufweist, trotz weiterer Verfahrensschritte wie Entnahme, Verpackung, Pressen, Abkühlen und/oder Lagern, gleichzeitig im Vergleich zu diesem nativem Mikrobiom aber durch eine erhöhte Lagerfähigkeit gekennzeichnet ist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff „Retransplantation“ eine autologe oder allogene Transplantation einer zuvor aus einem Ausgangsorganismus ausgeschiedenen oder aus einem Ausgangsorganismus entnommenen Probe, wobei die Probe in nativer oder aufbereiteter Form vorliegt, in einen Organismus, bevorzugt einen Patienten, also die Rückverpflanzung eines Transplantates in den ursprünglichen Ausgangsorganismus oder in einen anderen Organismus.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einer Mikrobiomprobe eine aus einem Ausgangsorganismus gewonnene Probe, das heißt entnommene oder ausgeschiedene Probe, des dort im Darm vorliegenden Mikrobioms verstanden, insbesondere eines gesunden Organismus. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die Mikrobiomprobe aus dem gastrointestinalen Bereich eines Ausgangsorganismus gewonnen, das heißt entnommen oder ausgeschieden, besonders bevorzugt ist die Mikrobiomprobe eine Stuhlprobe. Die aus dem Darm ausgeschiedene Probe, insbesondere die Stuhlprobe, oder die aus dem Darm entnommene Probe stellt eine summative beziehungsweise integrale Mikrobiomprobe dar, die umfassende Immunbestandteile für eine spätere Retransplantation aufweist. Die aus dem Darm ausgeschiedene Probe, insbesondere die Stuhlprobe, oder die aus dem Darm entnommene Probe kann bereits entwässert oder komprimiert sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Stuhlprobe.
Die in Verfahrensschritt a) bereitgestellte Mikrobiomprobe ist aus einem Ausgangsorganismus gewonnen, das heißt entnommen oder ausgeschieden, insbesondere aus einem Ausgangsorganismus eines Säugers, insbesondere aus einem menschlichen Ausgangsorganismus, bevorzugt ist ein solcher Ausgangsorganismus ein ursprünglicher, insbesondere gesunder, Ausgangsorganismus.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die aus dem Ausgangsorganismus bereitgestellte Mikrobiomprobe in Verfahrensschritt a) eine Initialtemperatur von 35 bis 39 °C auf, bevorzugt 33 bis 39 °C, bevorzugt 33 bis 40 °C, bevorzugt 35 bis 40 °C, oder bevorzugt über 39 °C.
Die im Verfahrensschritt a) bereitgestellte aus dem Darm eines Ausgangsorganismus stammende, das heißt gewonnene, Mikrobiomprobe kann durch Entnahme aus verschiedenen Bereichen des Gastrointestinaltraktes sowie durch Ausscheiden in Form von Stuhlproben für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt werden. Die Entnahme der Mikrobiomprobe kann nicht invasiv erfolgen, beispielsweise aus Stuhlproben. Die Entnahme der Mikrobiomprobe kann auch aus definierten Bereichen des Gastrointestinaltrakts minimal-invasiv über endos- und koloskopische Gerätetechnik erfolgen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach Durchführung von Verfahrensschritt a) die bereitgestellte Mikrobiomprobe in einen verschließbaren form-flexiblen Mikrobiomprobenbehälter verpackt wird.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff „Mikrobiomprobenbehälter“ einen verschließbaren, insbesondere einen form-flexiblen Behälter, der bevorzugt keinen Austausch von gasförmigen oder flüssigen Verbindungen ermöglicht, und der insbesondere die Bildung einer dünnen Schicht der Mikrobiomprobe, also der Mikroboimprobenschicht, ermöglicht, bevorzugt durch einen Volumenüberstand im form-flexiblen Mikrobiomprobenbehälter.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrobiomprobenbehälter ein form-flexibler Probenbehälter, insbesondere ein form-flexibler Probenbeutel. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrobiomprobenbehälter verschließbar, bevorzugt ist der Mikrobiomprobenbehälter ohne eine völlige Evakuierung der Luft verschließbar. Der Mikrobiomprobenbehälter ermöglicht hinsichtlich des Volumens und der Oberflächengröße, dass eine Probe durch Rollen- beziehungsweise Platten-Pressung flachverteilt und dabei nicht komprimiert oder verdichtet werden kann.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform verhindert der Mikrobiomprobenbehälter eine Kontamination und einen Stoff- und Gasaustausch der Mikrobiomprobe.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrobiomprobenbehälter zwischen zwei planparallelen Platten einlegbar und pressbar.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrobiomprobenbehälter steril. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrobiomprobenbehälter steril verschließbar.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist der Mikrobiomprobenbehälter eine lyophilisierende und/oder adhäsionshemmende Beschichtung auf.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass nach Verpacken der Mikrobiomprobe in einen verschließbaren form-flexiblen Mikrobiomprobenbehälter gemäß Verfahrensschritt b) ein Ausbilden einer Mikrobiomprobenschicht mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 8 mm, vorzugsweise 2 bis 6 mm in dem Mikrobiomprobenbehälter bewirkt wird.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor Verfahrensschritt b) eine Aliquotierung der in Schritt a) bereitgestellten Mikrobiomprobe.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist die Mikrobiomprobenschicht gemäß Verfahrensschritt c) eine Schichtdicke von 0,5 bis 10 mm auf, bevorzugt 1 bis 8 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm, bevorzugt 2 bis 8 mm, bevorzugt 2 bis 6 mm, bevorzugt 2 bis 4 mm, bevorzugt 3 bis 10 mm, bevorzugt 3 bis 8 mm, bevorzugt 3 bis 6 mm, oder bevorzugt 3 bis 5 mm.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Ausbilden der Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt c) durch Roll-, Wickel- oder planare Pressung.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt Verfahrensschritt c) in einer erfindungsgemäßen Presskühlvorrichtung.
In vorteilhafter Weise wird durch das Ausbilden der Mikrobiomprobenschicht, bevorzugt durch die flexible Verpressung, auf eine erfindungsgemäße Schichtdicke der Stoffwechselprozess durch Temperaturminderung gestoppt, insbesondere durch den Kontakt mit einem hochwärmeleitenden ummantelten Kühlbereich und der damit verbundenen Temperaturminderung und/oder Wärmedämmung.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt d) homogen auf eine Endtemperatur von 4 bis 10 °C abgekühlt, bevorzugt 4 bis 8 °C, bevorzugt 4 bis 6 °C, bevorzugt 2 bis 10 °C, bevorzugt 2 bis 8 °C, bevorzugt 2 bis 6 °C, bevorzugt 0 bis 10 °C, bevorzugt 0 bis 8 °C, bevorzugt 0 bis 6 °C, bevorzugt 0 bis 4 °C, bevorzugt 0 bis -10 °C, bevorzugt 0 bis -6 °C, bevorzugt, 0 bis -4 °C, bevorzugt -10 bis 10 °C, bevorzugt -10 bis 6 °C, oder bevorzugt -10 bis 0 °C.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem „homogenen Abkühlen“ ein gleichmäßiges Abkühlen, insbesondere ein räumlich gleichmäßiges Abkühlen, einer Probe verstanden, also ein Abkühlen, bei dem während des Abkühlens innerhalb der Probe, insbesondere über das gesamte Volumen der Probe einschließlich seiner Randbereiche, keine oder kaum Temperaturunterschiede auftreten.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt das homogene Abkühlen der Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt d) über einen Zeitraum von 0,5 bis 10 Minuten, bevorzugt 0,5 bis 6 Minuten, bevorzugt 0,5 bis 4 Minuten, bevorzugt 0,5 bis 2 Minuten, bevorzugt 1 bis 20 Minuten, bevorzugt 1 bis 10 Minuten, bevorzugt 1 bis 6 Minuten, bevorzugt 1 bis 4 Minuten, oder bevorzugt 1 bis 2 Minuten.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt das homogene Abkühlen der Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt d) über sämtliche Außenflächen der Mikrobiomprobenschicht, vorzugsweise über gekühlte Außenflächen, insbesondere über zwei Außenflächen der Mikrobiomprobenschicht.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt das homogene Abkühlen der Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt d) mit einer Kühlrate von 1 bis 60° C pro Minute, bevorzugt 1 bis 50 ° C pro Minute, bevorzugt 1 bis 40 ° C pro Minute, bevorzugt 1 bis 30 ° C pro Minute, bevorzugt 1 bis 10 ° C pro Minute, bevorzugt 1 bis 20 ° C pro Minute, oder bevorzugt 1 ° C pro Minute.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die stabilisierte Mikrobiomprobe in Verfahrensschritt e) bei einer Endtemperatur von 4 bis 10 °C erhalten, bevorzugt 4 bis 8 °C, bevorzugt 0 bis 8 °C, bevorzugt 0 bis 4 °C, bevorzugt -4 bis 8 °C, bevorzugt -4 bis 4 °C, oder bevorzugt -4 bis 2 °C.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgen die Verfahrensschritte b), c), d) und e) gleichzeitig.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgen die Verfahrensschritte c), d) und e) gleichzeitig.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgen die Verfahrensschritte d) und e) gleichzeitig.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die stabilisierte Mikrobiomprobe in einem weiteren Verfahrensschritt, bevorzugt nach einem der Verfahrensschritte c) d) oder e) gefriergetrocknet, insbesondere bevorzugt nach einem der Verfahrensschritte d) oder e).
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach Verfahrensschritt c), d) oder e), insbesondere d) oder e) ein Zerkleinern der Mikrobiomprobenschicht erfolgt, bevorzugt ein Zerschneiden in dünnere Scheiben.
In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor oder während Verfahrensschritt b), vor oder während Verfahrensschritt c), vor, während oder nach Verfahrensschritt d) und/oder vor, während oder nach Verfahrensschritt e) mindestens eine weitere Komponente, bevorzugt ein flüssiges Medium, zur Mikrobiomprobe zugegeben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine Komponente zur Aufbereitung der Mikrobiomprobe zugegeben, bevorzugt zur Aufbereitung vor Verfahrensschritt b), während oder nach Verfahrensschritt d) und/oder nach Verfahrensschritt e). In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine Komponente zur Lagerung der Mikrobiomprobe zugegeben, bevorzugt zur Lagerung nach Verfahrensschritt e).
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine weitere Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, Hefen und Pilzen, Präbiotika, Probiotika, Bindemittel, insbesondere Stärke, verdauliches oder unverdauliches Füllmaterial, Klebematerial, Formbildner und entzündungshemmenden Mitteln. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mikroorganismen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Bacillus thuringiensis, Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, E.coli und Mischungen davon.
In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor oder während Verfahrensschritt b), vor oder während Verfahrensschritt c), vor oder während Verfahrensschritt d) und/oder vor, während oder nach Schritt e) eine zusätzliche Formgebung der Mikrobiomprobe stattfindet.
Die Formgebung und/oder Zugabe mindestens einer weiteren Komponente dient bevorzugt der Verbesserung der mechanischen und/oder kinetischen Bewegungseigenschaften sowie der Oberflächeneigenschaften der stabilisierten Mikrobiomprobe, insbesondere der Adhäsions-und Klebefunktion an der Darmwand.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor Verfahrensschritt b), nach Verfahrensschritt d) und/oder nach Verfahrensschritt e) eine Aufbereitung der Mikrobiomprobe.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform umfasst die Aufbereitung der Mikrobiomprobe die Abtrennung von Nahrungsmittelbestandteilen, die Einstellung des pH-Werts, die Zugabe mindestens einer weiteren Komponente und/oder eine Filtration. Die Mikrobiomprobe, bevorzugt die stabilisierte Mikrobiomprobe, kann hierdurch als Retransplantationseinheit weiter optimiert werden.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform werden Nahrungsmittelbestandteile, bevorzugt unverdaute Nahrungsmittelbestandteile, insbesondere bevorzugt Nahrungsmittelbestandteile >3 mm, durch Aufschwemmung, Abschöpfung und nachfolgender Trocknung abgetrennt.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach Verfahrensschritt e) eine Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe. Im Zusammenhang mit der Erfindung versteht man unter der Lagerung auch eine Aufbewahrung oder Asservierung.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe therapiebezogen und/oder nicht-therapiebezogen.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die stabilisierte Mikrobiomprobe bei der erfindungsgemäßen Endtemperatur gelagert, bevorzugt bei einer Endtemperatur von 4 bis 10 °C.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die stabilisierte Mikrobiomprobe einen Tag gelagert, bevorzugt 2 Tage, bevorzugt 3 Tage, bevorzugt eine Woche, bevorzugt 2 Wochen, bevorzugt 3 Wochen, bevorzugt einen Monat, bevorzugt 2 Monate, bevorzugt 3 Monate, bevorzugt 4 Monate, bevorzugt 5 Monate, bevorzugt 6 Monate, bevorzugt ein Jahr oder länger.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe nach Transport und/oder Lagerung unverändert gegenüber dem Zeitpunkt unmittelbar nach Durchführung des Verfahrensschritts e), das heißt vor Lagerung und/oder Transport vor. Die erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe ist insbesondere für die Langzeitkonservierung des Mikrobioms eines Ausgangsorganismus geeignet.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe in einer Bio-Bank.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff „Bio-Bank“ eine Sammlung von Stoffen, wie Körperflüssigkeiten, Blutproben, Stuhlproben oder Gewebeproben, beispielsweise Haarproben oder Hautproben, oder DNA-Proben mit assoziierten, in Datenbanken verwalteten Daten, beispielsweise Hintergrundinformationen wie Ausgangsorganismus, also dem Spender, Krankengeschichte, Lebensumstände des Spenders oder Sammelort. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Bio-Bank eine krankheitsspezifische Bio-Bank.
Vorteilhafterweise verändert sich die Mikrobiomprobe in dem erfindungsgemäßen Verfahren von der Bereitstellung der Mikrobiomprobe, bevorzugt der Entnahme oder dem Ausscheiden aus dem Ausgangsorganismus, bis zur Einlieferung in die Bio-Bank oder bis zur Retransplantation in einen Patienten nicht, insbesondere bleibt die Probe in ihrem ursprünglichen, insbesondere patientenspezifischen, Zustand erhalten. Vorteilhafterweise erfolgen keine chemischen oder biochemischen Wechselwirkungen mit dem Mikrobiomprobenbehälter. Vorteilhafterweise wird die Stoffwechselaktivität in der stabilisierten Mikrobiomprobe, bevorzugt durch Lyophilisierung und oder Kryokonservierung, verhindert oder weitgehend verhindert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher die Bereitstellung einer Bio-Bank, die stabilisierte Mikrobiomproben enthält, insbesondere für die Transplantation von Mikrobiomproben, bevorzugt für eine autologe Transplantation.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe ohne Zugabe weiterer Komponenten, insbesondere bevorzugt ohne Zugabe eines Kryokonservierungsmittels.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe unter Zugabe mindestens einer weiteren Komponente.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe unter Zugabe von mindestens einem Kryokonservierungsmittel.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach Verfahrensschritt e) und vor der Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe eine Aliquotierung der stabilisierten Mikrobiomprobe, bevorzugt die Bildung einer Retransplantationseinheit, insbesondere für die spätere galenische oder endoskopische Retransplantantion.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor Verfahrensschritt b) oder nach Verfahrensschritt e) eine Analyse der Mikrobiomprobe, bevorzugt eine Validierung der Mikrobiomprobe, bevorzugt eine Analyse der Mikrobiomprobe auf die quantitative und qualitative Zusammensetzung der Mikroorganismen, insbesondere bevorzugt eine Analyse zum Nachweis pathogener Keime, zum Nachweis Antibiotika-resistenter Keime und/oder zum Nachweis von Viren.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die Analyse der Mikrobiomprobe eine quantifizierende und/oder qualifizierende Analyse des Mikrobioms. Dem Fachmann sind Methoden zur Analyse des Mikrobioms bekannt, insbesondere Hochdurchsatz-Nukleinsäure-Sequenziertechnologien zur Identifizierung und relativen Quantifizierung der Zusammensetzung von Mikroorganismen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Presskühlvorrichtung (100) zur Bereitstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, umfassend eine erste (25) und eine zweite (50) Pressplatte, die über mindestens einen Dreh- oder Umlenkscharnier (3) miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine der beiden Pressplatten im Peripheriebereich ihrer der anderen Pressplatte zugewandten Innenseite einen sich über den Umfang der Pressplatte erstreckenden Ausdehnungsbegrenzer (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Pressplatten mindestens eine Kühlvorrichtung (2) aufweisen und dass die einander zugewandten Innenseiten der beiden Pressplatten hochwärmeleitfähige Beschichtungen (7) oder entsprechende Materialeigenschaften und die Außenseiten hochisolierende Beschichtungen (8) oder entsprechende Materialeigenschaften aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine Presskühlvorrichtung (200) zur Bereitstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, umfassend eine erste (25) und eine planparallel dazu angeordnete zweite (50) Pressplatte, wobei mindestens eine der Pressplatten (25, 50) in Richtung der zweiten Pressplatte planparallel beweglich ist und wobei mindestens eine der beiden Pressplatten im Peripheriebereich ihrer der anderen Pressplatte zugewandten Innenseite einen sich über den Umfang der Pressplatte erstreckenden Ausdehnungsbegrenzer (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Pressplatten mindestens eine Kühlvorrichtung (2) aufweisen und dass die einander zugewandten Innenseiten der beiden Pressplatten hochwärmeleitfähige Beschichtungen (7) oder entsprechende Materialeigenschaften und die Außenseiten hochisolierende Beschichtungen (8) oder entsprechende Materialeigenschaften aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine Presskühlvorrichtung (300) zur Bereitstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, umfassend eine untere Pressplatte (50) und eine obere Pressrolle (80), wobei die obere Pressrolle (80) an einem ersten Ende der unteren Pressplatte (50) unmittelbar oder beabstandet aufliegt, und wobei die obere Pressrolle (80) parallel zur Fläche der unteren Pressplatte (50) von dem ersten Ende der unteren Pressplatte (50) zum zweiten Ende der unteren Pressplatte (50) beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Pressplatte (50) eine über die gesamte Fläche angeordnete Kühlvorrichtung (2) aufweist und dass die der oberen Pressrolle (80) zugewandte Seite der unteren Pressplatte (50) hochwärmeleitfähige Beschichtungen (7) oder entsprechende Materialeigenschaften und die Außenseiten hochisolierende Beschichtungen (8) oder entsprechende Materialeigenschaften aufweist. Bevorzugt weist die untere Pressplatte (50) im Peripheriebereich ihrer der Pressrolle (80) zugewandten Seite eine sich zumindest über ein Teil des Umfangs der unteren Pressplatte (50) ersteckenden Ausdehnungsbegrenzer (5) auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pressrolle (80) ein Rohr oder ein Vollstab.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist die Pressrolle (80) eine eigene Kühlung, insbesondere Kühlfüllung, auf.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung (2) eine Kühlflüssigkeitsleitvorrichtung, ein Kühlakku oder ein Kühlgel, insbesondere ein flüssigbasiertes, solbasiertes und/oder CO₂-basiertes Kühlsystem.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist die Presskühlvorrichtung (100, 200) zwei planparallele Platten mit hochwärmeleitfähigen Beschichtungen (7) oder zwei planparallele Platten aus hochwärmeleitfähigem Material auf.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die hochwärmeleitfähige Beschichtung oder das hochwärmeleitfähige Material der Platten, insbesondere Pressplatten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Molybdän, Wolfram oder Kombinationen davon.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist die Presskühlvorrichtung (100, 200) zwei planparallele Platten mit hochisolierenden Beschichtungen (8) oder zwei planparallele Platten aus hochisolierendem Material auf.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die hochisolierende Beschichtung oder das hochisolierende Material der Platten, insbesondere Pressplatten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zirkonoxid, Polytetrafluorethan, Phenolharz, Polyacrylnitril, Polyamid, Styropor oder Kombinationen davon.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlakku oder das Kühlgel eine Wärmekapazität von 2 bis 6 kJ/kg K für flüssige Zusammensetzungen auf, bevorzugt 3 bis 5 kJ/kg K, und von 1 bis 4 kJ/kg K für feste Zusammensetzungen auf, bevorzugt 1 bis 3 kJ/kg K. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlakku oder das Kühlgel eine Latentwärme von 200 bis 500 kJ/kg auf, bevorzugt 250 bis 450 kJ/kg, bevorzugt 300 bis 400 kJ/kg, oder bevorzugt 300 bis 350 kJ/kg.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine stabilisierte Mikrobiomprobe, herstellbar, insbesondere hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäß stabilisierten Mikrobiomprobe in einem Nahrungsmittel oder Nahrungsergänzungsmittel.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäß stabilisierten Mikrobiomprobe in einer pharmazeutischen Zusammensetzung.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die pharmazeutische Zusammensetzung eine Flüssigkeit, eine Suspension, ein Gel, eine Tablette, ein Pellet, ein Sachet, eine Kapsel, ein Zäpfchen oder ein Pulver.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Anwendung der erfindungsgemäß stabilisierten Mikrobiomprobe in einem Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung eines Organismus, insbesondere des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung, bevorzugt zur Vorbeugung, eines unnatürlichen Zustands oder einer Krankheit.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe zur Anwendung in einem nicht-therapeutischen oder therapeutischen Verfahren zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere zur Vorbeugung, eines unnatürlichen Zustandes oder einer Krankheit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur therapeutischen oder nicht-therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere zur Vorbeugung, eines unnatürlichen Zustandes oder einer Krankheit, wobei eine erfindungsgemäße stabilisierte Mikrobiomprobe einem Organismus, insbesondere einem Patienten, verabreicht wird.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der unnatürliche Zustand oder die Krankheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Darmdysfunktion oder daraus resultierenden Begleiterscheinungen, Verstopfung, chronische oder entzündliche Darmerkrankungen, Morbus Crohn, hepatische Enzephalopathie, Enteritis, Kolitis, Colitis ulcerosa, Reizdarmsyndrom, Depression, Hypromyalgie, chronische Müdigkeit, ADHD, Multiple Sklerose (MS), Diarrhoe, bakterielle Überwucherung, chronische Pankreatitis, Pankreasinsuffizienz, Infektionen, insbesondere Clostridium-Infektionen, Vergiftungen, Divertikulitis, Diabetes Typ I, Diabetes Typ II, Allergien, Asthma, Autoimmunkrankheiten, Adipositas, rheumatoide Arthritis, Bluthochdruck, Schlaganfall oder Krebs.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung des Organismus, insbesondere des menschlichen oder tierischen Körpers, ein Verfahren zur galenischen oder endoskopischen Retransplantation.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die stabilisierte Mikrobiomprobe in einem Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung eines unnatürlichen Zustands oder einer Krankheit in einem Organismus, insbesondere einem Patienten, angewendet, auch wenn ein derartiger Zustand oder eine Krankheit noch nicht bei dem Organismus, insbesondere dem Patienten, festgestellt wurde, aber eine bestehende Schädigung und/oder abnormale Zusammensetzung des Mikrobioms des Organismus, insbesondere des Patienten, insbesondere im Vergleich zu einem ursprünglichen, insbesondere gesunden, Mikrobiom, vorliegt. Überraschenderweise kann eine derartige Behandlung, also eine Regeneration des Mikrobioms des Organismus, einen unnatürlichen Zustand oder einer Krankheit, insbesondere einen Schlaganfall, verhindern und die Regeneration, insbesondere nach einem Schlaganfall, positiv beeinflussen. Überraschenderweise werden durch das erfindungsgemäße Verfahren hohe Infektionsraten und Magen-Darm-Erkrankungen nach einem Schlaganfall verringert.
In einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform wird die stabilisierte Mikrobiomprobe in einem Verfahren einer nicht-krankheitsspezifischen Therapie angewendet.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung eines Organismus, insbesondere des menschlichen oder tierischen Körpers, ein Verfahren zur Stuhltransplantation.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die galenische Retransplantation eine orale Retransplantation, bevorzugt durch eine erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammensetzung, ein Nahrungsmittel oder ein Nahrungsergänzungsmittel.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung eines Organismus, insbesondere des menschlichen oder tierischen Körpers, ein autologes Verfahren, insbesondere ein patientenspezifisches Verfahren. Die stabilisierte Mikrobiomprobe wird also bevorzugt dem Organismus, insbesondere Patienten, verabreicht, dem sie zuvor entnommen wurde, insbesondere zu einem Zeitpunkt als dieser ursprünglich, insbesondere gesund, war, bevorzugt also dem Ausgangsorganismus. Insbesondere wird die stabilisierte Mikrobiomprobe dem Ausgangsorganismus, insbesondere, Patienten verabreicht, sobald dieser einen unnatürlichen Zustand oder eine Krankheit aufweist. In einem autologen Verfahren besteht kein Risiko von Infektionen oder anderen Nebenwirkungen, beispielsweise der Induzierung von Adipositas.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird eine stabilisierte Mikrobiomprobe einem Organismus, insbesondere Patienten, verabreicht, insbesondere einem einen unnatürlichen Zustand oder eine Krankheit aufweisenden Organismus, insbesondere Patienten, die aus einem anderen Ausgangsorganismus stammt, also nicht patientenspezifisch ist, bevorzugt aus einem ursprünglichen, insbesondere gesunden, Organismus, insbesondere gesunden Patienten.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die stabilisierte Mikrobiomprobe zur Anwendung für die Retransplantation des patientenspezifischen Mikrobioms, bevorzugt zur autologen Retransplantation. In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die stabilisierte Mikrobiomprobe zur Anwendung für die allogene Retransplantation.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform werden dem Organismus, insbesondere Patienten, mindestens 10 mg der stabilisierten Mikrobiomprobe verabreicht, bevorzugt mindestens 20 mg, bevorzugt mindestens 50 mg, bevorzugt mindestens 100 mg, bevorzugt mindestens 200 mg, bevorzugt mindestens 500 mg, bevorzugt mindestens 1 g, bevorzugt mindestens 2 g, bevorzugt mindestens 3 g, bevorzugt mindestens 5 g, bevorzugt mindestens 10 g, oder bevorzugt mindestens 20 g.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Behandlung oder Vorbeugung eines unnatürlichen Zustands oder einer Krankheit eines Organismus, insbesondere Patienten, durch eine erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe.
In einer weiteren erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe zur Stabilisierung des Verdauungssystems, insbesondere des Darms, insbesondere zur Regeneration einer abnormalen Zusammensetzung des Mikrobioms oder zum Aufbau der Darmflora, insbesondere einer abnormalen Verteilung der Mikroflora im Verdauungstrakt, insbesondere nach der Einnahme von Antibiotika.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe dem Organismus, insbesondere dem Patienten, einmal verabreicht, bevorzugt wird die stabilisierte Mikrobiomprobe mehrmals verabreicht, bevorzugt täglich, oder bevorzugt wöchentlich.
In einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform ist die stabilisierte Mikrobiomprobe zur Anwendung in einem Verfahren zur nicht-therapeutischen oder therapeutischen Behandlung, bevorzugt zur Vorbeugung, bevorzugt von Diabetes, Bluthochdruck oder Adipositas, da durch diese Erkrankungen in der Regel das Schlaganfallrisiko erhöht ist. In einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform ist die stabilisierte Mikrobiomprobe zur Anwendung in einem Verfahren zur nicht- therapeutischen oder therapeutischen Behandlung von Schlaganfällen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Bio-Bank, enthaltend mindestens eine erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomprobe, und die Verwendung der mindestens einen erfindungsgemäß stabilisierten Mikrobiomprobe zum Aufbau einer Bio-Bank. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die stabilisierte Mikrobiomprobe zur Verwendung für nicht-therapeutische Zwecke. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die stabilisierte Mikrobiomprobe zur Verwendung für therapeutische Zwecke.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform enthält die Bio-Bank autologe und allogene Proben. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform enthält die Bio-Bank erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomproben zur allogenen Retransplantation. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform enthält die Bio-Bank erfindungsgemäß stabilisierte Mikrobiomproben zur autologen Retransplantation.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehöriger Figuren näher erläutert.
Die 1 bis 16 zeigen:

1 1 zeigt eine erfindungsgemäße Presskühlvorrichtung (100). Zwischen der oberen Pressplatte (25) und der unteren Pressplatte (50) wird nach Entnahme einer Stuhlprobe (12) ein diese enthaltender dehnbarer Probenbeutel (6) (Mikrobiomprobenbehälter) platziert. Die obere (25) und untere (50) Pressplatte sind über ein Drehscharnier (3) verbunden und entfalten darüber eine pressende Hebelwirkung. Die untere Pressplatte (50) weist in ihrem Peripheriebereich, das heißt in ihrem randständigen Bereich, einen an der der oberen Pressplatte (25) zugewandten Innenfläche und sich über ihren gesamten Umfang erstreckenden Ausdehnungsbegrenzer (5) auf. Der Ausdehnungsbegrenzer (5) definiert zusammen mit der oberen (25) und der unteren (50) Pressplatte den Pressraum (70) für den dehnbaren Probenbeutel (6) mit der Stuhlprobe (12). Über an den Kanten der oberen (25) und unteren (50) Pressplatte angeordnete Verschlüsse (4) für eine Kühlflüssigkeit kann ein über die gesamte Fläche der Pressplatten (25, 50) angeordnetes Reservoir (2) für Kühlflüssigkeit hermetisch verschlossen und der Probenbeutel (6) temperaturkonstant gehalten werden (Transportpackmaß 22 × 28 × 3 cm).

2 2 zeigt, dass die obere Pressplatte (25) auf ihrer nach außen gewandten Fläche eine hochisolierende Beschichtung (8) oder entsprechende Materialeigenschaften aufweist. Die Außenfläche der unteren Pressplatte (50) ist ebenfalls mit einer derartigen hochisolierenden Beschichtung (8) versehen. Die obere (25) und untere (50) Pressplatte weist auf ihren zueinander gewandten Innenflächen hochwärmeleitfähige nicht-adhäsive Beschichtungen (7) oder entsprechende Materialeigenschaften auf (z.B. nanogel hydrophobisierte Molybdänbeschichtung auf Aluminium). Mit der hochwärmeleitfähigen Beschichtung (7) wird die Temperatur sehr schnell in Richtung des Reservoirs (2) für die Kühlflüssigkeit abgeführt und die Stuhlprobe (12) auf ca. 3 bis 4 ° C herabgekühlt, siehe 1. Mit der hochisolierenden Beschichtung (8) (z.B. aus Zirkonoxid) auf der Außenseite der jeweiligen Pressplatten (25 und 50) wird die nach Pressung und Verschluss des Probenbeutels (6) geschlossene Presskühlvorrichtung (100) wärmeisoliert und garantiert die Kühlung der Stuhlprobe (12) für die Transportzeit, siehe 1 und 3.
3 3 zeigt eine geschlossene Presskühlvorrichtung (100) mit einem eine Mikrobiomprobenschicht einer Schichtdicke von 2 bis 6 mm ausbildenden Probenbeutel (6). Über einen nicht näher dargestellten Interfacebereich (14) und die Anschlüsse (4) kann ein nicht dargestelltes externes fluidisches Kühlflüssigkeitssystem an die Presskühlvorrichtung (100) angeschlossen werden.
4 4 zeigt in der Draufsicht (oben) und in der Seitenansicht (unten) eine Toilettenbrille (9) und einen offenen Toilettensitz ohne Deckel, auf den eine Auflageeinheit (10) mit dem Probenbeutel (6) geschoben und fixiert werden kann, siehe 5.
5 5 zeigt die auf die Toilettenbrille (9) aufgeschobene Auflageeinheit (10) mit integriertem, dehnbarem Probenbeutel (6) und Probeaufnahmebereich (11) in der Draufsicht.
6 6 zeigt die auf die Toilettenbrille (9) aufgeschobene und um die Toilettenbrille (9) gefaltete Auflageeinheit (10) mit integriertem, dehnbarem Probenbeutel (6) in der Seitenansicht. Der Beutelbereich mit ausdehnbarem Probeaufnahmebereich (11) nimmt die Stuhlprobe (12) auf (umgefaltet ca. 20 - 22 cm tief, sowie 40 - 45 cm breit).
7 7 zeigt den Beutelbereich mit ausdehnbarem Probeaufnahmebereich (11) mit der Stuhlprobe (12) nach Abziehen von der Toilettenbrille (9), dessen gemäß 6 nach unten und innen gefaltete und an der Toilettenbrille (9) fixierte endständige Bereiche hoch und zur Mitte hin gefaltet werden (Paketmaß 22 × 22 cm).
8 Durch horizontale Querfaltung und gegebenenfalls mittels überlappender Klebeverschlüsse wird der verschlossene Probenbeutel (6) erhalten. Die Pfeile in 8 zeigen die Faltrichtungen an.
9 9 zeigt den gemäß der 5 bis 8 erhaltenen, hermetisch verklebten Probenbeutel (6) nach Einbringen in eine in 1 dargestellte Presskühlvorrichtung (100) nach Verpressung, also nach der Ausbildung der Mikrobiomprobenschicht.
10 10 zeigt eine Presskühlvorrichtung (300), die eine untere Pressplatte (50) mit Ausdehnungsbegrenzern (5), ein über die gesamte Fläche der Pressplatte (50) angeordnetes Reservoir (2) für Kühlflüssigkeit und über den Kanten der unteren Pressplatte (50) angeordnete Verschlüsse (4) für eine Kühlflüssigkeit. Auf die untere Pressplatte (50) wird nach Entnahme einer Stuhlprobe (12) ein diese enthaltender dehnbarer Probenbeutel (6) (Mikrobiomprobenbehälter) platziert. An einem ersten Ende der unteren Pressplatte (50) befindet sich auf der für den Probenbeutel (6) bestimmten Seite eine Pressrolle (80), beispielsweise ein Rohr oder ein Vollstab, die parallel entlang der unteren Pressplatte (50) in Richtung eines zweiten Endes der unteren Pressplatte (50) beweglich ist und das Formen und die Verpressung des Probenbeutels (6) ermöglicht.
11 11 zeigt den Vorgang der Rollpressung des auf der unteren Pressplatte (50) befindlichen Probenbeutels (6) mit einer Stuhlprobe (12) (siehe 10). Die Pressrolle (80) rollt parallel entlang der unteren Pressplatte (50), bevorzugt in einem bestimmten Abstand zur unteren Pressplatte (50) (nicht dargestellt), vom ersten Ende zum zweiten Ende der unteren Pressplatte (50) und formt und presst dabei den Probenbeutel (6) mit der Stuhlprobe (12) planar zur Ausbildung einer Mikrobiomprobenschicht. Die Pressrolle (80) bildet bei dem Pressvorgang durch parallele Bewegung zur unteren Pressplatte (50) das Gegenstück zur unteren Pressplatte (50). Der Abstand der Pressrolle (80) zur unteren Pressplatte (50) gewährleistet eine konstante Pressdicke der Mikrobiomprobenschicht.
12 12 zeigt eine Presskühlvorrichtung mit einer unteren Pressplatte (50) und einer oberen Pressplatte (25). Die untere Pressplatte (50) weist in ihrem Peripheriebereich, das heißt in ihrem randständigen Bereich, einen an der der oberen Pressplatte (25) zugewandten Innenfläche und sich über ihren gesamten Umfang erstreckenden Ausdehnungsbegrenzer (5) auf. Der Ausdehnungsbegrenzer (5) definiert zusammen mit der oberen (25) und der unteren (50) Pressplatte den Pressraum (70) für den dehnbaren Probenbeutel (6) mit der Stuhlprobe (12). Die obere Pressplatte (25) ist planparallel zur unteren Pressplatte (50) angeordnet. Sie ist beweglich und entfaltet über eine vertikale Bewegung in Richtung der unteren Pressplatte (50) eine Presswirkung auf den Probenbeutel (6). Die dadurch geschlossene Presskühlvorrichtung (200) bildet durch Formen und Verpressung des Probenbeutels (6) eine Mikrobiomprobenschicht mit einer definierten, einstellbaren Schichtdicke von 2 bis 6 mm. Über an den Kanten der oberen (25) und unteren (50) Pressplatte angeordnete Verschlüsse (4) für eine Kühlflüssigkeit kann ein über die gesamte Fläche der Pressplatten (25, 50) angeordnetes Reservoir (2) für Kühlflüssigkeit hermetisch verschlossen und der Probenbeutel (6) temperaturkonstant gehalten werden.
13 13 zeigt eine in einer Presskühlvorrichtung auf einer unteren Pressplatte (50) in einem Probenbeutel (6) mit der Stuhlprobe (12) erhaltene Mikrobiomprobenschicht in einer Schichtdicke von 2 bis 6 mm. Die in dem Probenbeutel (6) ausgebildete Mikrobiomprobenschicht kann in der erhaltenen Form aus der Presskühlvorrichtung entnommen und anschließend gelagert werden.
14 14 zeigt das Aufbringen eines gepressten und geformten Probenbeutels (6) mit einer Mikrobiomprobenschicht einer Schichtdicke von 2 bis 6 mm (siehe 9, 12 und 13) auf einen Träger (90), beispielsweise eine Folie, insbesondere eine isolierende und nicht adhäsive Folie. Der Träger (90) ist bevorzugt ein flexibler Kühlakku oder ein Beutel mit Kühlgel.
15 15 zeigt den auf den Träger (90) aufgebrachten gepressten und geformten Probenbeutel (6) mit der Mikrobiomprobenschicht (siehe 14). Der Träger (90) ist flexibel und kann zusammen mit dem aufgebrachten Probenbeutel (6) mit der Mikrobiomprobenschicht gerollt werden.
16 16 zeigt den auf einen Träger (90) aufgebrachten gepressten und geformten Probenbeutel (6) mit der Mikrobiomprobenschicht nach dem Rollen in gerollter Form (110) (siehe 15). Der in den Träger (90) eingerollte Probenbeutel (6) mit der Mikrobiomprobenschicht kann zur Aufbewahrung und Lagerung in einen Behälter gegeben werden.

Beispiel 1
Das Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Aufbereitung und Bereitstellung, eines stabilisierten Mikrobioms umfasst in einer beispielhaften Ausführungsform folgende Verfahrensschritte:
Kontrollierte Entnahme / Entnahmeverfahren und -gerät
Die Gewinnung von patientenspezifischen, insbesondere ursprünglichen, Mikrobiomen kann durch Entnahme aus verschiedenen Bereichen des Gastrointestinaltrakts eines Ausgangsorganismus, also aus verschiedenen Darmabschnitten, sowie aus Stuhlproben erfolgen. Das Verfahren der Probenentnahme aus Stuhlproben ist nicht invasiv. Das Verfahren der Probenentnahme aus definierten Bereichen des Gastrointestinaltraktes ist in der Regel minimal-invasiv über endos- und koloskopische Gerätetechnik.
Die bereitgestellten Stuhlproben (12) werden in Probenbeutel (6) verpackt, verschließbar aber ohne eine totale Evakuierung der Luft. Der Probenbeutel (6) sollte hinsichtlich des Volumens und der Oberflächengröße so gestaltet sein, dass eine Probe durch Rollen-, Wickel- bzw. Platten-Quetschung/Pressung so flach wie möglich verteilt und dabei nicht komprimiert/verdichtet werden kann, beispielsweise zwischen 2 bis 6 mm.
Der Probenbeutel (6) ist verschließbar, um eine Kontamination, Stoff- und Gasaustausch der Probe zu verhindern. Er sollte zwischen zwei planparallelen Platten (25 und 50) aus hochwärmeleitfähigem Material (7), z.B. Aluminium, einlegbar und pressbar sein, an deren Rückseite oder Inneren sollten portable Kühlaggregate/Kühlflüssigkeiten (2) zur Bildung von Kühlflächen integriert oder befestigt werden können.
Nach dem Ausbilden der Mikrobiomprobenschicht durch Roll-, Wickel- oder planare Pressung auf die gewünschte Größe und Dicke mittels geeigneter Pressplatten (25, 50) oder einer Rollplattenverschiebung, wird die Probe zwischen den Pressplatten (25, 50) oder in einer Wicklung mit integrierter oder adaptierbarer Kühlvorrichtung (2) fixiert. Der Probenbeutel (6) mit der Probe (12) und die Kühlvorrichtung (2) sollten hygienisch verschließbar und versendbar sein.
Der Probenbeutel (6) kann auch an seiner inneren Oberfläche beschichtet beziehungsweise so gestaltet sein, dass eine spätere Probenentnahme und Weiterverarbeitung aus dem Probenbeutel (6) ohne größere Probenverluste ermöglicht wird (siehe 1). Dies kann mit einer lyophilisierenden, adhäsionshemmende Beschichtung erreicht werden.
Die Kühlvorrichtung (2) muss die Kühlung bis max. 48h gewährleisten bei einer Endtemperatur über der Gefriertemperatur, beispielsweise 4 bis max. 10°C.
Mit der Presskühlvorrichtung (100) kann eine gleichmäßige Verteilung der Probe (12) mit einer definierten Dicke zwischen zwei plan- oder rollenparallelen Platten (25, 50) oder rollbaren Schichten zwischen den Kühlflächen erreicht werden, um eine schnelle und gleichmäßige Kühlung und ein versend-/transportierbares Vorliegen der Probe zu ermöglichen und ein direkt versandfähiges Proben-Kühlung-Transportmodul bereitzustellen.
Mit der sofortigen und gleichmäßigen Kühlung der Probe soll eine Reduktion der Teilung sowie der Stoffwechselaktivitäten des Mikrobioms auf ein Minimum und eine über Anpassung/Veränderung verhindernde Lagerung, nicht Konservierung, eine gleichbleibende quantitative und qualitative Zusammensetzung und Verteilung der Mikroorganismen und Biostoffbestandteile gewährleistet werden.
Gerät zur Verteilung der Probe
Die parallel angeordneten Kühlflächen mit einem geringen Abstand ermöglichen eine optimale Dicke der Mikrobiomprobenschicht bei Erhaltung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung und Verteilung der Probe an sich.
Die kältetechnischen Adsorptionseigenschaften dienen der Vermeidung eines nicht langsamen oder gar Schockfrostens und dennoch einer schnellstmöglichen Ableitung der körperspezifischen Temperatur des Mikrobioms ohne strukturelle Veränderung der Probe. Dadurch erfolgt erfindungsgemäß eine schnelle Reduktion von Teilungs-, Wachstums- und Stoffwechselaktivitäten und das individuelle Mikrobiom wird in seiner ursprünglichen und zeitpunktspezifischen Qualität und Zusammensetzung erhalten, ohne dass das Mikrobiom einerseits stirbt oder zumindest teilweise stirbt sowie sich andererseits an die veränderten Umgebungsbedingungen anpassen kann.
Transport der entnommenen Probe
Der Zeitraum zum Transport der stabilisierten Mikrobiomprobe sollte auf 48 Stunden beschränkt werden, da sonst bereits eine aufwändigere Probenaufbereitung am Ort der Probeentnahme und des Versandorts vorangestellt werden muss. Der Transport sollte in einer Kühlbox oder im versandfähigen Proben-Kühlung-Transportmodul erfolgen und den Temperaturbereich von ca. 4 bis maximal 10 °C nicht über einen längeren Zeitraum hinweg unter- oder überschreiten.
Probenaufbereitung und -lagerung
Die Mikrobiomprobe, zum Beispiel eine Stuhlprobe, muss von unverdauten Nahrungsmittelbestandteilen beispielsweise über Aufschwemmung, Abschöpfung und nachfolgender Trocknung getrennt werden. Zur Langzeitlagerung wird die patientenspezifische Mikrobiomprobe unter Beibehaltung der Lebensfähigkeit des Mikrobioms lyophilisiert. Dabei läuft der Prozess der Lyophilisierung unter kontrollierten Temperaturbedingungen im Niederdruck ab.
Alternativ können Proben mit einem für den Patienten unbedenklichen Kryokonservierungsmittel (z.B. Glycerin) in einer gepufferten Lösung bei -80°C oder in Stickstoff (Gasphase, Flüssigphase) gelagert werden.
Es erfolgt eine Aliquotierung der Mikrobiomprobe, welche später die Nutzung für die Retransplantation, Analyse, Diagnostik und/oder die quantitative und qualitative Optimierung der Zusammensetzung, zum Beispiel durch Nahrungsergänzungsmittel, ermöglicht. Die Lagerung kann unter anderem im Rahmen einer kommerziellen Bio-Bank erfolgen.
Die Mikrobiomproben können dem Patienten in unterschiedlicher Form zur Verfügung gestellt werden. Gefriergetrocknete Mikrobiomproben können als Pille gegeben werden, hierbei kann je nach Materialzusammensetzung eine Freigabe des Mikrobioms (Auflösung der Pille) zielgerichtet im Darm erfolgen (Galenik).
Literaturverzeichnis
Alang, Neha; Kelly, Colleen R. (2015): Weight gain after fecal microbiota transplantation. In: Open forum infectious diseases 2 (1), S. ofv004. DOI: 10.1093/ofid/ofv004.
Benakis, Corinne; Brea, David; Caballero, Silvia; Faraco, Giuseppe; Moore, Jamie; Murphy, Michelle et al. (2016): Commensal microbiota affects ischemic stroke outcome by regulating intestinal gammadelta T cells. In: Nature medicine 22 (5), S. 516-523. DOI: 10.1038/nm.4068.
Fröhlich, Esther E.; Farzi, Aitak; Mayerhofer, Raphaela; Reichmann, Florian; Jacan, Angela; Wagner, Bernhard et al. (2016): Cognitive impairment by antibiotic-induced gut dysbiosis: Analysis of gut microbiota-brain communication. In: Brain, behavior, and immunity 56, S. 140-155. DOI: 10.1016/j.bbi.2016.02.020.
Haghikia, Aiden; Jorg, Stefanie; Duscha, Alexander; Berg, Johannes; Manzel, Arndt; Waschbisch, Anne et al. (2015): Dietary Fatty Acids Directly Impact Central Nervous System Autoimmunity via the Small Intestine. In: Immunity 43 (4), S. 817-829. DOI: 10.1016/j.immuni.2015.09.007.
Houlden, A.; Goldrick, M.; Brough, D.; Vizi, E. S.; Lenart, N.; Martinecz, B. et al. (2016): Brain injury induces specific changes in the caecal microbiota of mice via altered autonomic activity and mucoprotein production. In: Brain, behavior, and immunity. DOI: 10.1016/j .bbi.2016.04.003.
Kelly, John R.; Borre, Yuliya; O' Brien, Ciaran; Patterson, Elaine; El Aidy, Sahar; Deane, Jennifer et al. (2016): Transferring the blues: Depression-associated gut microbiota induces neurobehavioural changes in the rat. In: Journal of psychiatric research 82, S. 109-118. DOI: 10. 1016/j .jpsychires.2016.07.019.
Lee, Christine H.; Steiner, Theodore; Petrof, Elaine O.; Smieja, Marek; Roscoe, Diane; Nematallah, Anouf et al. (2016): Frozen vs Fresh Fecal Microbiota Transplantation and Clinical Resolution of Diarrhea in Patients With Recurrent Clostridium difficile Infection: A Randomized Clinical Trial. In: JAMA 315 (2), S. 142-149. DOI: 10.1001/jama.2015.18098.
Malkki, Hemi (2016): Stroke: Gut microbiota influence stroke recovery in mice. In: Nature reviews. Neurology 12 (5), S. 252. DOI: 10.1038/nrneurol.2016.52.
Ridaura, Vanessa K.; Faith, Jeremiah J.; Rey, Federico E.; Cheng, Jiye; Duncan, Alexis E.; Kau, Andrew L. et al. (2013): Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. In: Science (New York, N.Y.) 341 (6150), S. 1241214. DOI: 10.1126/science.1241214.
Ridler, Charlotte (2016): Gut microbiota: Gut bacteria affect post-ischaemic inflammation in stroke by modulating intestinal T cells. In: Nature reviews. Gastroenterology & hepatology 13 (5), S. 250. DOI: 10.1038/nrgastro.2016.64.
Singh, Vikramjeet; Roth, Stefan; Llovera, Gemma; Sadler, Rebecca; Garzetti, Debora; Stecher, Barbel et al. (2016): Microbiota Dysbiosis Controls the Neuroinflammatory Response after Stroke. In: The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience 36 (28), S. 7428-7440. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1114-16.2016.
Winek, Katarzyna; Engel, Odilo; Koduah, Priscilla; Heimesaat, Markus M.; Fischer, Andre; Bereswill, Stefan et al. (2016): Depletion of Cultivatable Gut Microbiota by Broad-Spectrum Antibiotic Pretreatment Worsens Outcome After Murine Stroke. In: Stroke; a journal of cerebral circulation 47 (5), S. 1354-1363. DOI: 10.1161/STROKEAHA.115.011800.
Wise, Jacqui (2016): Frozen faecal matter works as well as fresh for transplantation in C difficile patients. In: BMJ (Clinical research ed.) 352, S. i138. DOI: 10.1136/bmj.i138.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, umfassend die Verfahrensschritte a) Bereitstellen einer eine Initialtemperatur von 35 bis 39° C aufweisenden, aus dem Darm eines Ausgangsorganismus stammenden Mikrobiomprobe, b) Verpacken der Mikrobiomprobe in einen verschließbaren, form-flexiblen Mikrobiomprobenbehälter, c) Ausbilden einer Mikrobiomprobenschicht mit einer Schichtdicke von 2 bis 6 mm in dem Mikrobiomprobenbehälter, d) homogenes Abkühlen der Mikrobiomprobenschicht auf eine Endtemperatur von 4 bis 10° C, und e) Erhalten einer stabilisierten Mikrobiomprobe bei einer Endtemperatur von 4 bis 10 °C.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mikrobiomprobe eine aus einem Gastrointestinal-Bereich stammende Mikrobiomprobe oder eine Stuhlprobe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte b), c), d) und e) oder die Verfahrensschritte c), d) und e) gleichzeitig erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt c) durch Roll-, Wickel- oder planare Pressung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtdicke in Verfahrensschritt c) 3 bis 5 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Verfahrensschritt c) in einer Presskühlvorrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endtemperatur 4 bis 8° C beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das homogene Abkühlen der Mikrobiomprobenschicht in Verfahrensschritt d) über einen Zeitraum von 0,5 bis 10 Minuten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor Verfahrensschritt b) oder nach Verfahrensschritt e) eine Aufbereitung der Mikrobiomprobe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Aufbereitung der Mikrobiomprobe eine Abtrennung von unverdauten Nahrungsmittelbestandteilen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Verfahrensschritt e) eine Lagerung der stabilisierten Mikrobiomprobe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Lagerung der Mikrobiomprobe ohne Kryokonservierungsmittel erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor Verfahrensschritt b) oder nach Verfahrensschritt e) eine Analyse der Mikrobiomprobe erfolgt.
Presskühlvorrichtung (100) zur Bereitstellung einer stabilisierten Mikrobiomprobe, umfassend eine erste (25) und eine zweite (50) Pressplatte, die über mindestens ein Dreh- oder Umlenkscharnier (3) miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine der beiden Pressplatten im Peripheriebereich ihrer der anderen Pressplatte zugewandten Innenseite einen sich über den Umfang der Pressplatte erstreckenden Ausdehnungsbegrenzer (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Pressplatten mindestens eine Kühlvorrichtung (2) aufweisen und dass die einander zugewandten Innenseiten der beiden Pressplatten hochwärmeleitfähige Beschichtungen (7) oder entsprechende Materialeigenschaften und die Außenseiten hochisolierende Beschichtungen (8) oder entsprechende Materialeigenschaften aufweisen.
Presskühlvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Kühlvorrichtung (2) eine Kühlflüssigkeitsleitvorrichtung, ein Kühlakku oder ein Kühlgel ist.
Stabilisierte Mikrobiomprobe, hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 13.
Stabilisierte Mikrobiomprobe nach Anspruch 16, für die Anwendung in einem Verfahren zur therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere zur galenischen oder endoskopischen Retransplantation.
Stabilisierte Mikrobiomprobe nach Anspruch 17, wobei das Verfahren zur therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers ein autologes Verfahren ist.
Bio-Bank, enthaltend eine stabilisierte Mikrobiomprobe nach einem der Ansprüche 16 bis 18, insbesondere für nicht-therapeutische Zwecke oder therapeutische Zwecke.