FMT k eradikaci střevní kolonizace Enterobacteriaceae rezistentními na karbapenem (FMT_CRE)

Antibiotická rezistence (AR) je kritickou hrozbou pro veřejné zdraví a jednou z největších výzev 21. století. Odhaduje se, že v roce 2019 došlo v Evropě v roce 2015 k téměř 700 000 infekcím a 33 000 úmrtím způsobeným multirezistentními bakteriemi (MDRB). Navzdory specifickým intervencím, včetně antibiotických opatření a programů sledování AR, se tato zátěž od roku 2007 téměř zdvojnásobila a je nejvyšší u infekcí způsobených střevními bakteriemi. Gastrointestinální trakt je velkým rezervoárem pro MDRB a střevní mikroflóra může obsahovat sbírku genů AR, nazývaných střevní rezistom. Přibývá důkazů, že zdravá střevní mikroflóra může zabránit kolonizaci MDRB prostřednictvím mechanismů kolonizační rezistence, včetně konkurence, produkce antimikrobiálních peptidů, imunitní regulace. Tento ochranný mechanismus však může být narušen terapiemi, které mění střevní mikroflóru (např. antibiotika). Obnova zdravé střevní mikroflóry transplantací fekální mikroflóry (FMT) může vést k eradikaci bakterií rezistentních na antibiotika. Poté, co se FMT stala standardní léčbou infekce Clostridioides difficile, byla zkoumána u několika poruch a předběžné nerandomizované zprávy naznačují, že by to mohla být slibná možnost léčby k vymýcení MDRB, ale existují důkazy a mechanismy, které tuto terapeutickou cestu podporují. stále nedostupné. Předpokládáme, že 1) FMT od dárců s omezenou přítomností AR genů může být účinnější než placebo při eradikaci střevní MDRB (se zaměřením na Enterobacteriaceae rezistentní na karbapenem) a 2) mikrobiální vlastnosti dárců a pacientů mohou být reprodukovatelně spojeny s klinickou účinností a clearance genů AR. Naše výsledky připraví cestu pro vývoj účinných, cílených terapií založených na mikrobiomu proti MDRB, které zmírní zátěž AR, se značnými přínosy pro systémy zdravotní péče.

Rozšířené cíle této studie jsou:

• Identifikovat dárce FMT s omezenou přítomností genů AR a uložit výkaly pro FMT
• Posoudit účinnost FMT při eradikaci střevní MDRB (Enterobacteriaceae rezistentní na karbapenem) a odebrat vzorky stolice pro multi-omickou analýzu
• Charakterizovat fekální mikrobiom (bakteriom, virom, mykobiom), rezistom dárců a pacientů před a po FMT, spojit mikrobiální profily s clearance genů AR a klinickou účinností a identifikovat mikrobiální rysy, které to ovlivňují

Vyšetřovatelé provedou v jednom centru placebem kontrolovanou, dvojitě zaslepenou randomizovanou klinickou studii dárce FMT vs. placebo FMT u přenašečů CRE Pacienti budou rekrutováni z těch, kteří budou odesláni do infekční ambulance Fondazione Policlinico Universitario „A. Gemelli". Do této studie budou zahrnuti pacienti se všemi zařazovacími kritérii a žádným vylučovacím kritériem (podrobně v konkrétní části této webové stránky).

Před randomizací shromáždí personál zabývající se infekčním onemocněním demografická data. Kromě toho budou pacienti opakovat rektální výtěr a kultivaci stolice.

Kromě toho budou pacienti požádáni, aby poskytli vzorky stolice, které budou odebrány do sterilní, uzavřené nádoby a uskladněny při -80 °C pro metagenomické hodnocení střevního mikrobiomu a meta-transkriptomové hodnocení mikrobiologickým personálem.

Po základním hodnocení budou pacienti náhodně rozděleni do jednoho z následujících léčebných ramen:

• Dárce FMT (D-FMT)
• Placebo FMT (P-FMT) Pacienti v obou skupinách podstoupí jeden výkon FMT kolonoskopií. Každý pacient ve skupině dárců FMT dostane stolici od jednoho dárce. Placebo FMT bude vyrobeno z 250 ml vody.

Dárci budou rekrutováni mezi zdravými jedinci podle mezinárodních směrnic a podle nového doporučení vynuceného reorganizací transplantace fekální mikroflóry během pandemie COVID-19. Pro rezistomovou analýzu budou vybráni pouze dárci s historií omezeného užívání antibiotik (<5 antibiotických cyklů kratších než 10 dnů) a nakonec budou zařazeni pouze tři dárci s nejnižší mírou AR genů. Každý dárce bude požádán, aby daroval často (>7 alikvotů/dárce) a v omezeném časovém rámci (3 měsíce), aby se minimalizovalo riziko změn ve střevních AR genech. Vybraní dárci budou vyloučeni, pokud budou v období dárcovství podstupovat antibiotickou léčbu.

Na základě výpočtu velikosti vzorku bude zařazeno 36 pacientů s kolonizací střeva CRE. Od všech pacientů bude získán informovaný souhlas. Na začátku budou odebrány vzorky stolice pro multi-omickou analýzu. Pacienti budou poté randomizováni do kolonoskopické FMT nebo placeba a budou sledováni v týdnu 1, 4 a 12 po léčbě. Při každé návštěvě podstoupí klinickou návštěvu a rektální výtěr na CRE a vzorky stolice budou odebrány a uloženy pro multi-omickou analýzu.

Výsledky studie jsou podrobně uvedeny ve zvláštní části tohoto webu.

Statistická analýza bude provedena jak na základě záměru léčby, tak na základě protokolu. Rozdíly mezi skupinami budou posuzovány dvoustranným Wilcoxonovým testem součtu pro spojitá data a Fisherovým testem přesné pravděpodobnosti (s použitím dvoustranných P-hodnot) pro kategorická data.

Pro analýzu mikrobiomů budou statistické rozdíly mezi průměry skupin vypočteny pomocí dvoustranného Wilcoxon-Rank Sum Testu prostřednictvím statistického softwarového balíku R (R Core Team, Vídeň, Rakousko).

Modely strojového učení budou použity k identifikaci a reprodukovatelné charakterizaci profilů respondérů a nereagujících. Zejména v prostředí Python 3.9 používajícím scikit-learn (ver. 0,22,1), dva algoritmy ML bez dozoru, jmenovitě K-means a Agglomerative Hierarchical Clustering, budou použity k vytvoření shluků pacientů na základě základních rysů mikrobiomu, aby bylo možné posoudit, zda ML může identifikovat odlišné mikrobiomové profily spojené s klinickou odpovědí a změnami v úrovních AR.