Van lab naar praktijk in 24 uur: i-screen toont verband tussen laboratoriummodel en humane darmrespons

Waarom ‘one-size-fits-all’ microbioomstudies vaak tekortschieten

Interventies met voedingsvezels leiden zelden tot identieke veranderingen in het darmmicrobioom bij alle deelnemers. Zelfs wanneer proefpersonen exact hetzelfde protocol volgen, kunnen de uitkomsten sterk uiteenlopen. Dat bemoeilijkt het genereren van onderbouwd bewijs, het selecteren van de optimale formulering en het identificeren van doelgroepen waarvoor een product het meest geschikt is.

Deze variatie is geen detail. Onderzoek laat zien dat vezelinname slechts een beperkt deel van de totale variatie in het darmmicrobioom verklaart; het grootste deel wordt bepaald door individuele verschillen tussen mensen (Rodriguez et al., 2024).

Voor producenten vormt dit een praktisch knelpunt. Humane interventiestudies zijn tijdrovend en kostbaar, terwijl gemiddelde effecten juist de relevante respons in subgroepen kunnen maskeren – precies de groepen waarop gepersonaliseerde of doelgroepgerichte producten zijn gericht.

Een vezelmix in mens én lab

Om de vertaalslag tussen laboratoriumonderzoek en humane uitkomsten te verkleinen, ontwierpen de onderzoekers een studie waarin beide werelden zo direct mogelijk aan elkaar werden gekoppeld.

Er werd een twaalf weken durende, dubbelblinde, gerandomiseerde, placebo-gecontroleerde cross-over studie uitgevoerd bij 54 gezonde vrijwilligers van 45 tot 70 jaar. De interventie bestond uit een vezelmix van acaciagom en wortelpoeder. Cruciaal daarbij was dat voor het in-vitro-onderzoek fecesmonsters werden gebruikt van dezelfde deelnemers, waardoor een directe vergelijking mogelijk was tussen laboratoriummodellen en het menselijk microbioom.

In het laboratorium maakte het onderzoeksteam gebruik van i-screen, een in-vitro darmmicrobioommodel dat is ontwikkeld om onder gecontroleerde omstandigheden te testen hoe microbiële gemeenschappen reageren op voedingsinterventies.

Belangrijkste bevinding: 24-uurs i-screen voorspelt 8–12 weken humane respons

De kernbevinding is dat microbioomveranderingen die na 24 uur in i-screen worden waargenomen, overeenkomen met de richting van de veranderingen die in de humane studie na acht en twaalf weken optreden. De publicatie rapporteert statistisch significante correlaties tussen in-vitro- en in-vivo-veranderingen in de microbiota samenstelling op deze tijdstippen.

Daarnaast werd een duidelijke overlap gevonden in de bacteriële taxa die in beide settings op de interventie reageerden. Voorbeelden hiervan zijn Bifidobacterium breve en soorten binnen het geslacht Subdoligranulum, micro-organismen die in verband worden gebracht met een gezonde darmfunctie.

Voor formuleringstrajecten is vooral relevant dat individuele vezelcomponenten verschillende microbiële responsen kunnen oproepen. Mengsels gedragen zich daardoor niet als één generieke vezel, maar laten gecombineerde effecten zien. Dit versterkt het vertrouwen dat een korte in-vitro-fermentatie betrouwbare inzichten kan geven in langere-termijneffecten bij mensen.

Wat onderscheidt i-screen van andere darmmodellen

In tegenstelling tot gevestigde darmsimulatiesystemen zoals SHIME en TIM-2 – die waardevol zijn maar een beperkte doorvoer hebben – is i-screen specifiek ontwikkeld met industriële toepassingen in gedachten. Het model combineert:

• Grote testcapaciteit voor tientallen tot honderden testcondities tegelijk, waaronder verschillende doseringen, combinaties en individuele donoren;
• Behoud van individuele microbiële profielen, doordat monsters niet worden samengevoegd.
• Snelle inzichten op basis van een 24-uurs incubatie, waarin zichtbaar wordt welke bacteriën reageren en hoe vezelcombinaties op elkaar inwerken.

Deze combinatie maakt het mogelijk om deelnemers voorafgaand aan klinische studies te pre-screenen, wat kan leiden tot kleinere, gerichtere en potentieel succesvollere studies.

I-screen maakt daarbij gebruik van TNO’s feces biobank, waarin microbiotamonsters zijn opgeslagen met uitgebreide metadata, zoals BMI, voedingspatronen en informatie over darmgezondheid. Dit maakt gerichte donorselectie mogelijk, afgestemd op specifieke producten of doelgroepen.

Hoe verloopt een i-screen-project in de praktijk?

Een i-screen-traject start met het scherp krijgen van het product en de onderzoeksvraag. Vervolgens bepaalt het team of voorbewerking van de monsters nodig is en worden geschikte donoren geselecteerd uit de TNO-biobank. Na een fermentatie-experiment van maximaal 48 uur volgt een uitgebreide bio-informatische analyse, waarin respons-bacteriën en geproduceerde metabolieten – zoals korteketenvetzuren – in kaart worden gebracht. De resultaten worden gerapporteerd in heldere analyses en presentaties, toegespitst op commerciële en ontwikkelbeslissingen.

TNO als brug tussen lab en mens

TNO ontwikkelt en past in-vitro- en ex-vivo-platforms toe voor darmgezondheidsonderzoek, in combinatie met humane studies, om microbioom-inzichten te vertalen naar concrete ontwikkelkeuzes. Deze studie werd uitgevoerd in samenwerking met het Centre for Human Drug Research, DSM Nutritional Products en met financiering vanuit de Topsector Agri & Food.

De volgende stap: van correlatie naar voorspelling

Met deze studie is aangetoond dat i-screen-uitkomsten correleren met humane responsen wanneer gebruik wordt gemaakt van gekoppelde donormonsters. Een logische vervolgstap is prospectief onderzoek: kan i-screen al vóór de start van een interventie voorspellen wie wel of niet zal reageren?

Verdere ontwikkeling richt zich onder meer op het koppelen van samenstellingsveranderingen aan functionele uitkomsten, het integreren van gastheerfactoren en het ontwikkelen van snelle diagnostische tools voor responsidentificatie vóór klinische studies.

Daarnaast werkt TNO aan protocollen voor remote clinical trials, waarbij deelnemers thuis het studiemateriaal ontvangen en data digitaal aanleveren. Recent onderzoek van De Jong et al. (2026) laat zien dat deze aanpak haalbaar is voor gepersonaliseerde voeding en kan bijdragen aan lagere kosten en bredere toegankelijkheid van validatiestudies.

Breder perspectief: gepersonaliseerde voeding ondersteunen

Dit werk sluit aan bij Europese ambities rond preventieve gezondheidszorg en gepersonaliseerde voeding. Een groot deel van de bevolking haalt de aanbevolen vezelinname niet, wat het risico op chronische aandoeningen vergroot. Producten die aantoonbaar bijdragen aan een gunstig

darmmicrobioom kunnen dit gat helpen dichten – mits de industrie beschikt over betrouwbare tools om effectieve formuleringen te identificeren.

Pre-screen je ontwikkeltraject

Werk je aan voedingsvezels of vezelhoudende producten en wil je in een vroeg stadium formuleringen vergelijken, responspatronen verkennen of mechanistische inzichten verkrijgen? Neem dan contact met ons op. Met i-screen ondersteunt TNO vroegtijdige onderbouwing, voorafgaand aan grotere klinische investeringen.