FMT for at udrydde tarmkolonisering af carbapenem-resistente Enterobacteriaceae (FMT_CRE)

Antibiotikaresistens (AR) er en kritisk trussel mod folkesundheden og en af ​​det 21. århundredes største udfordringer. I et estimat af 2019 er næsten 700.000 infektioner og 33.000 tilskrivelige dødsfald fra multiresistente bakterier (MDRB) forekommet i Europa i 2015. På trods af specifikke indgreb, herunder antibiotika-forvaltningsforanstaltninger og AR-overvågningsprogrammer, er denne byrde næsten fordoblet siden 2007 og er højest for infektioner forårsaget af tarmbakterier. Mave-tarmkanalen er et stort reservoir for MDRB, og tarmmikrobiotaen kan rumme en samling af AR-gener, kaldet tarmresistom. Der er stigende beviser for, at sund tarmmikrobiota kan forhindre kolonisering af MDRB gennem mekanismer for koloniseringsresistens, herunder konkurrence, produktion af antimikrobielle peptider, immunregulering. Denne beskyttelsesmekanisme kan dog blive svækket af terapier, der ændrer tarmmikrobiota (f. antibiotika). Genoprettelse af sund tarmmikrobiota ved fækal mikrobiotatransplantation (FMT) kan føre til udryddelse af antibiotika-resistente bakterier. Efter at være blevet en standardbehandling for Clostridioides difficile-infektion, er FMT blevet undersøgt i flere lidelser, og foreløbige ikke-randomiserede rapporter tyder på, at det kunne være en lovende behandlingsmulighed at udrydde MDRB, men etableret bevis, såvel som mekanismer, der understøtter denne terapeutiske vej, er stadig ikke tilgængelig. Vi antager, at 1) FMT fra donorer med begrænset tilstedeværelse af AR-gener kan være mere effektiv end placebo til at udrydde intestinal MDRB (med fokus på carbapenem-resistente Enterobacteriaceae) og 2) mikrobielle egenskaber hos donorer og patienter kan reproducerbart associeres med klinisk effekt og clearance af AR-gener. Vores resultater vil bane vejen for udvikling af effektive, målrettede mikrobiom-baserede terapier mod MDRB, hvilket letter byrden af ​​AR, med betydelige fordele for sundhedssystemerne.

De udvidede mål med denne undersøgelse er:

• At identificere FMT-donorer med begrænset tilstedeværelse af AR-gener og opbevare afføring til FMT
• At vurdere effektiviteten af ​​FMT til at udrydde intestinal MDRB (carbapenem-resistente Enterobacteriaceae) og indsamle afføringsprøver til multi-omics-analyse
• At karakterisere det fækale mikrobiom (bakteriom, virom, mycobiom), resistom, af donorer og patienter før og efter FMT, at associere mikrobielle profiler med clearance af AR-gener og klinisk effekt og identificere de mikrobielle egenskaber, der påvirker det

Efterforskerne vil udføre et enkeltcenter placebo-kontrolleret, dobbeltblindt randomiseret klinisk forsøg med donor FMT vs placebo FMT i bærere af CRE Patienter vil blive rekrutteret blandt dem, der henvises til infektionssygdommeambulatoriet i Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli". Patienter med alle inklusionskriterier og ingen af ​​eksklusionskriterierne (detaljeret i det specifikke afsnit på denne hjemmeside) vil blive taget i betragtning til denne undersøgelse.

Inden randomisering vil demografiske data blive indsamlet af infektionsmedicinsk personale. Desuden vil patienter gentage rektal podning og dyrkning af afføring.

Derudover vil patienter blive bedt om at give afføringsprøver, der skal indsamles i en steril, forseglet beholder og opbevares ved -80°C til metagenomisk vurdering af tarmmikrobiom og meta-transkriptomvurdering af mikrobiologipersonalet.

Efter baseline vurderinger vil patienter blive tilfældigt tildelt en af ​​følgende behandlingsarme:

• Donor FMT (D-FMT)
• Placebo FMT (P-FMT) Patienter i begge grupper vil gennemgå en enkelt FMT-procedure ved koloskopi. Hver patient i donor-FMT-gruppen vil modtage fæces fra én enkelt donor. Placebo FMT vil være lavet af 250 ml vand.

Donorer vil blive rekrutteret blandt raske individer i overensstemmelse med internationale retningslinjer og i henhold til den nye anbefaling, som blev pålagt af reorganiseringen af ​​fækal mikrobiotatransplantation under COVID-19-pandemien. Kun donorer med en historie med begrænset antibiotikaforbrug (<5 antibiotikakure kortere end 10 dage) vil blive udvalgt til resistomanalyse, og kun de tre donorer med den laveste frekvens af AR-gener vil endelig blive tilmeldt. Hver donor vil blive bedt om at donere ofte (>7 portioner/donor) og inden for en begrænset tidsramme (3 måneder) for at minimere risikoen for ændringer i intestinale AR-gener. Udvalgte donorer vil blive udelukket, hvis de vil gennemgå antibiotikabehandlinger inden for donationsperioden.

Seksogtredive patienter med tarmkolonisering af CRE vil blive tilmeldt, baseret på prøvestørrelsesberegning. Informeret samtykke vil blive indsamlet fra alle patienter. Ved baseline vil afføringsprøver blive indsamlet til multi-omics-analyse. Patienterne vil derefter blive randomiseret til koloskopisk FMT eller placebo og vil blive fulgt op i uge 1, 4 og 12 efter behandlinger. Ved hvert besøg vil de gennemgå et klinisk besøg og en rektal podning til CRE, og afføringsprøver vil blive indsamlet og opbevaret til multi-omics-analyse.

Undersøgelsesresultater er beskrevet i det specifikke afsnit på denne hjemmeside.

Statistisk analyse vil blive udført både på grundlag af intention-to-treat og pr-protokol. Forskelle mellem grupper vil blive vurderet med en to-halet Wilcoxon-rangsumtest for kontinuerlige data og med Fishers eksakte sandsynlighedstest (ved hjælp af to-halede P-værdier) for kategoriske data.

Til mikrobiomanalyse vil statistiske forskelle mellem gruppemiddelværdier blive beregnet ved hjælp af en to-halet Wilcoxon-Rank Sum Test gennem R statistisk softwarepakke (R Core Team, Wien, Østrig).

Maskinlæringsmodeller vil blive brugt til at identificere og reproducerbart karakterisere responder- og non-responder-profiler. Især i et Python 3.9-miljø, der bruger scikit-learn (ver. 0.22.1), to uovervågede ML-algoritmer, nemlig K-means og Agglomerative Hierarchical Clustering, vil blive brugt til at skabe patientklynger baseret på baseline mikrobiom-funktioner for at vurdere, om ML kan identificere forskellige mikrobiom-profiler forbundet med klinisk respons og ændringer i AR-niveauer.