Det menneskelige mikrobiom og IVF-resultater

FORMÅL MED STUDIE

At karakterisere mikrobiomet i den kvindelige forplantningskanal og mave-tarmkanalen samt den mandlige forplantningskanal hos patienter og partnere, der gennemgår IVF og afgøre, om der er nogen sammenhænge med graviditetsudfald.

Det kliniske problem

Mikrobiomet i forplantningskanalen og dets forbindelse med reproduktive resultater er et emne af stigende interesse. Ændringer i det vaginale mikrobiom er blevet forbundet med obstetriske komplikationer, herunder abort og for tidlig fødsel. Nyere data er dukket op, der forbinder det vaginale mikrobiom til resultater med assisteret reproduktionsteknologi (ART). Et prospektivt observationsstudie bestående af 30 patienter, som fik udtaget podninger på forskellige tidspunkter under in vitro fertilisation-embryooverførsel (IVF-ET) cyklus til sekventering af 16S ribosomale RNA-genet, konkluderede, at artsdiversiteten i det vaginale mikrobiom adskilte kvinder, som havde en levende fødsel fra dem, der ikke havde øget mangfoldighed forbundet med dårligere resultater; patientpopulationen var dog heterogen og lille.

Begrænset information er tilgængelig om mikrobiomet i den øvre kønsorganer og dets sammenhæng med reproduktive resultater, især i forbindelse med ART. Undersøgelser udført udelukkende med det formål at karakterisere mikrobiomet i den øvre genitalkanal har været afhængig af hysterektomiprøver til at vurdere kolonisering, hvilket udelukker evaluering af enhver sammenhæng med reproduktive resultater. Måske den første undersøgelse til at undersøge sammenhængen mellem mikrobiomet i den øvre forplantningskanal og ART-resultater brugte kulturbaseret teknologi på embryooverførselskateterspidser. Imidlertid brugte denne undersøgelse kulturbaseret teknologi, hvor kun fire store bakterier blev rapporteret. Efterfølgende undersøgelser har fremhævet begrænsningerne ved kulturbaseret teknologi, nemlig at den er afhængig af succesfuld kultur, hvilket ofte resulterer i en undervurdering af mangfoldigheden af ​​organismer.

Efterhånden som sekventeringsbaseret teknologi har vundet popularitet, og begrænsninger af kulturbaseret teknologi er blevet mere tydelige, har der været en øget interesse for at bruge sekventering til at karakterisere mikrobiomet. En nylig undersøgelse brugte næste generations sekvenseringsteknologi (NGS) på embryooverførselskateterspidser til at evaluere det bakteriespecifikke 16S ribosomale gen til karakterisering af mikrobiom i den øvre genitalkanal hos patienter, der gennemgår embryooverførsel. Selvom det tjente som proof of concept for denne metode til at karakterisere mikrobiomet, tillod den begrænsede prøvestørrelse ikke at drage nogen konklusioner vedrørende dets sammenhæng med reproduktive resultater. En efterfølgende undersøgelse, der brugte sekvensbaseret teknologi, undersøgte endometrievæske og vaginalaspiratprøver hos 35 kvinder i cyklussen forud for IVF og fandt, at tilstedeværelsen af ​​ikke-Lactobacillus-domineret mikrobiota i endometriet var forbundet med betydelige fald i implantation, igangværende graviditet og levende fødsel.

Selvom der er nogle data, der forbinder reproduktiv sundhed og mikrobiomet i den kvindelige forplantningskanal, findes der mindre information om dets sammenhæng med mikrobiomet i den mandlige forplantningskanal. En tværsnitsundersøgelse, der undersøgte den mikrobielle kolonisering af sæd, viste en sammenhæng med sædparametre. En anden undersøgelse, som undersøgte vaginale og sædkulturer på 951 par, der gennemgik IVF, viste, at positive bakteriekulturer fra både vagina og sæd reducerede den kliniske graviditetsrate og øgede antallet af abort mere end vaginal infektion alene. Mikrobiomet i den mandlige forplantningskanal berettiger yderligere undersøgelse i denne indstilling.

Mave-tarmkanalens mikrobiome spiller en stor rolle i menneskers sundhed og sygdom, med mange dokumenterede associationer til sygdomstilstande såsom fedme, diabetes og mave-tarmlidelser. Nylige data tyder på, at ændringer i mave-tarmkanalens mikrobiota er forbundet med for tidlig fødsel. Urinvejsmikrobiomet er på lignende måde blevet undersøgt og forbundet med flere sygdomstilstande såsom urininkontinens og kronisk prostatitis.

Til dato er der ingen publicerede undersøgelser, der undersøger sammenhængen mellem mave-tarmkanalens mikrobiome eller urinmikrobiota med graviditetsresultater efter IVF.

Det menneskelige mikrobiom menes at modulere immunsystemet og tilstedeværelsen af ​​systemisk inflammation. Der er en stigende interesse for sammenhængen mellem kronisk systemisk inflammation og reproduktionsforstyrrelser. En række biomarkører, der afspejler kronisk systemisk inflammation, er blevet identificeret. Interleukin-6 (IL-6) er en sådan biomarkør, der har dokumenteret sammenhænge med PCOS, endometriose og infertilitet. Sådanne biomarkører er endnu ikke blevet undersøgt i forbindelse med graviditetsresultater efter IVF.

Formålet med denne forskning er at udføre en storstilet prospektiv observationsundersøgelse, der søger at karakterisere mikrobiomet i den kvindelige forplantningskanal (både øvre og nedre) på forskellige tidspunkter hos patienter, der gennemgår IVF. Desuden planlægger vi at undersøge det kvindelige gastrointestinale mikrobiom, kvindelige urinmikrobiota og mikrobiomet i den mandlige forplantningskanal ved at indsamle målrettede prøver under patienternes behandlingscyklusser. Til sidst vil vi evaluere kvindeligt og mandligt serum for biomarkører for inflammation. Vi sigter efter at identificere eventuelle sammenhænge med graviditetsudfald, der kan tjene som grundlag for en efterfølgende interventionsundersøgelse.

FORSKNINGSFORSLAG

A. Studiested:

Reproductive Medicine Associates i New Jersey

B. Undersøgelsespopulation:

Alle patienter, der starter en autolog IVF-cyklus på vores center, vil blive gennemgået for inklusion. Op til 1000 patienter vil blive indskrevet.

Vigtige inklusionskriterier: Følgende er vigtige inklusionskriterier:

1. Patienter, der starter en autolog IVF-cyklus
2. Patient alder 18-45; partner i alderen 18-60
3. Partner planlægger at give frisk sædprøve på dagen for oocytudhentning
4. Patienter, der planlægger at gennemgå præimplantationsgenetisk screening (PGS) af embryoner med enkelt embryooverførsel (SET)

Større ekskluderingskriterier: Følgende er ekskluderingskriterier:

1. > 1 tidligere mislykket IVF-cyklus
2. Tredjeparts reproduktion
3. Planlægger at banke embryoner
4. Partner, der bruger kryosæd eller kirurgisk sæd på udtagningsdagen
5. Mandlig eller kvindelig partnerbrug af antibiotika inden for 1 måned efter IVF-cyklusstart
6. Mullerske anomalier, undtagen buet livmoder
7. Submucosale fibromer
8. Anamnese med livmoderkirurgi, undtagen polypektomi, D&C og kejsersnit
9. Kommunikerer hydrosalpinx uden planer om kirurgisk korrektion før embryooverførsel

C. Undersøgelsesprocedurer:

Eksperimentelt design

Det foreslåede studie er et prospektivt observationsstudie, som søger at karakterisere mikrobiomet i den kvindelige forplantningskanal på forskellige tidspunkter under en IVF-cyklus og afgøre, om der er forskelle i mikrobiomet med hensyn til graviditetsresultater. Derudover vil der blive indsamlet prøver for at evaluere mikrobiomet i den kvindelige mave-tarmkanal, den kvindelige urinmikrobiota, den mandlige reproduktionskanal og biomarkører for systemisk inflammation.

Undersøgelsesrelaterede kliniske procedurer og analyser

Alle patienter, der starter en autolog IVF-cyklus på vores center, vil blive gennemgået for inklusion. Patienter, der opfylder undersøgelseskriterierne, vil blive kontaktet for eventuel tilmelding. Når de er tilmeldt, vil patienter og partnere få samtykke til at deltage i undersøgelsen. De vil fortsætte med behandlingen i henhold til rutineprotokol, og prøver vil blive indsamlet til evaluering af mikrobiomet på bestemte tidspunkter.

De eneste undersøgelsesrelaterede procedurer, der afviger fra rutinemæssig pleje, vil være indsamlingen af ​​prøver, der skal bruges til karakterisering af mikrobiomet og systemisk inflammation på flere tidspunkter under deres pleje:

• Kvinde

  • Under den friske IVF-cyklus: Et ekstra rør med blod vil blive indsamlet fra den kvindelige partner på tidspunktet for en rutinemæssig blodprøvetagning til cyklusovervågning.
  • Dag for oocytudtagning: En urinprøve i midten af ​​strømmen vil blive leveret af den kvindelige partner om morgenen for oocytudhentning. Cervikale, vaginale, bukkale og rektale podninger vil blive opsamlet fra patienten under sedation lige før oocytudtagningsproceduren.
  • Under FET-cyklussen: Et ekstra rør med blod vil blive indsamlet fra den kvindelige partner på tidspunktet for en rutinemæssig blodprøvetagning til cyklusovervågning.
  • Midproliferativ scanning under den første FET-cyklus: Efter mindst 8 dages østrogeneksponering, vil et andet sæt cervikale og vaginale podninger blive indsamlet umiddelbart før patientens planlagte ultralyd.
  • FET-dag: Når patienten præsenterer for embryooverførsel, vil et tredje sæt cervikale og vaginale podninger blive indsamlet umiddelbart før udførelse af embryooverførsel. Derudover vil den mest distale 5 mm del af overførselskateteret blive opsamlet efter embryoet er blevet overført.

• Han

  • Under den friske IVF-cyklus: Et rør med blod vil blive udtaget fra den mandlige partner.
  • Dag for oocytudhentning: En podning vil blive indsamlet fra den friske sædprøve, som partneren har leveret, før enhver behandling.

Blodet får lov til at størkne før centrifugering. Prøverne opdeles i alikvoter og overføres til -80°C til opbevaring. De vil efterfølgende blive optøet efter behov for at analysere biomarkører for systemisk inflammation. Resterende aliquoter vil blive opbevaret til potentielle fremtidige undersøgelser.

Alle andre prøver vil gennemgå cellelyse, DNA-oprensning og næste generations sekventering af det bakteriespecifikke 16S-ribosomgen i henhold til tidligere offentliggjorte protokoller.

Cyklusresultater vil blive registreret i henhold til rutinemæssig praksis.

D. Risiko/sikkerhedsoplysninger:

De største risici ved blodprøverne er ubehag, blødning og blå mærker. Alle forsøg vil blive gjort for at koordinere indsamling af undersøgelsesblod med rutinemæssige blodudtagninger udført som en del af patientens kliniske pleje. Den største risiko for vaginal/cervikal podning er ubehag. Indsamling af de bukkale og rektale podninger vil blive foretaget under bedøvelse på tidspunktet for oocytudtagningen og indebærer derfor ikke denne risiko. Indsamling af mid-stream urinprøven vil blive udført, når patienten tømmer sin blære før oocytudtagning og ikke udgør nogen yderligere risici. Indsamling af sædprøven indebærer ikke nogen yderligere risiko, da partneren leverer en prøve som en del af behandlingsplanen, og podningen udtages efter levering af prøven. Indsamling af overførselskateterspidsen indebærer ikke nogen yderligere risiko, da den udføres efter embryooverførslen er fuldført og ikke direkte involverer patienten.

E. Datastyring:

Statistisk evaluering af resultaterne

Mikrobiomet på de forskellige tidspunkter vil blive sammenlignet for patienter med en igangværende graviditet (som defineret ved tilstedeværelsen af ​​et føtalt hjerteslag på tidspunktet for udskrivelsen) og dem uden. For at karakterisere mangfoldigheden af ​​prøver, vil to alfa-diversitetsmetrikker blive brugt: Shannon diversitetsindekset (SDI) og chao1.

Studielængde Tidslinje - 25 måneder

1. Tid til at rekruttere undersøgelsespopulationen - 12 måneder
2. Tidslinje for hver person, der deltager i undersøgelsen, fra tilmelding til fødsel (hvis gravid) - 10 måneder
3. Statistisk analyse og manuskriptforberedelse - 3 måneder