Probiotisk intervention for mikrobiomændringer og kliniske forbedringer i Fragilt X-syndrom

En af de første sundhedsindikatorer, der afspejler en persons livsstil og adfærdstendenser, er den menneskelige tarmmikrobiom og mikrobiota. Det meste af mikrobiomets udvikling i det tidlige menneskelige liv, sammen med betydelige ændringer i dets sammensætning, sker inden for de første 2 til 3 år efter eksistensen. På trods af igangværende undersøgelser er en omfattende forståelse af tarmmikrobiotafunktionalitet endnu ikke opnået, og dens potentielle indvirkning på forskellige aspekter af sundhed og sygdom er fortsat et komplekst videnskabeligt puslespil. En stigende mængde forskning fokuserer på det indviklede samspil mellem tarmmikrobiomet og centralnervesystemet (CNS). Den tovejs biokemiske signalvej, der forbinder mave-tarmkanalen og CNS, omtales som tarm-hjerne-aksen. Dette koncept er for nylig blevet udvidet til at omfatte "mikrobiota-tarm-hjerne-aksen" eller MGB-aksen, hvilket fremhæver involveringen af ​​tarmmikrobiota i de biokemiske interaktioner mellem disse to systemer. Fra fødslen spiller kemikalier frigivet af tarmmikrobiotaen en afgørende rolle i formningen af ​​hjernens udvikling. Enhver forstyrrelse i denne dynamiske interaktion øger signifikant potentialet for neuroudviklingsforstyrrelser (NDD'er). Derudover indikerer nye data, at tidlig mikrobiel kolonisering af tarmkanalen spiller en rolle i reguleringen af ​​neurogenese i hippocampus. Desuden belyser en undersøgelse fra Irland i forbindelse med myelinisering den potentielle involvering af værtens mikrobiota i at kontrollere præfrontal cortex-myelinisering i is. Kimfrie mus udviser et øget antal hypermyeliniserede axoner, ledsaget af udtalt opregulering af gener forbundet med myelinisering og myelinfleksibilitet. Endelig synes metabolitterne, der produceres af tarmmikrobiotaen, at spille en rolle i at opretholde integriteten af ​​værtens blod-hjerne-barriere og påvirke paracellulær permeabilitet. Indsigt fra undersøgelser af musemodeller giver indikationer på, at specifikke metabolitter, såsom acetat, propionat og natriumbutyrat, er forbundet med justeringer i blod-hjernebarrierens integritet. De foreslår, at probiotika potentielt kan genoprette den mikrobielle sammensætning i den menneskelige tarm og derved spille en rolle i terapi og forebyggelse af psykiske problemer som stress og angstlidelser. Wang et al.s undersøgelse af probiotiske-præbiotiske effekter hos børn diagnosticeret med autismespektrumforstyrrelse (ASD) afslørede en reduktion af patogene bakterier (Clostridium) og en stigning i gavnlige (såsom Bifidobacteriales), hvilket resulterede i nedsat ASD-sværhedsgrad og gastrointestinale symptomer. Denne tovejskommunikationsakse, der involverer forskellige signalveje, præsenterer et stort område for yderligere udforskning. Interventioner rettet mod at modulere tarmmikrobiotaen, såsom brugen af ​​antibiotika, probiotika, præbiotika og potentielt fækal mikrobiotatransplantation (FMT), kan potentielt øve indflydelse på de kliniske egenskaber og progression af NDD'er. De mest almindelige typer af probiotika omfatter Saccharomyces boulardii-gær samt arter fra grupperne Lactobacillus og Bifidobacterium. I kliniske forsøg viste probiotika potentiale til behandling af ASD-lignende adfærdsfænotyper og GI-symptomer samt sensoriske profiler hos børn med ASD. I en egyptisk undersøgelse udført på en åben-label måde fik 30 børn med autisme probiotiske kosttilskud i en periode på tre måneder. Efter tilskuddet afslørede analyse af afføringsprøver ved hjælp af polymerasekædereaktion (PCR) en stigning i populationen af ​​gavnlige bakterier, specifikt laktobaciller og bifidobakterier. Desuden blev der observeret bemærkelsesværdige forbedringer i sværhedsgraden af ​​autismesymptomer blandt deltagerne. Denne undersøgelse tyder på, at probiotisk intervention kunne holde lovende som en komplementær metode til at forbedre velvære hos personer med ASD. De observerede positive effekter på mikrobiel balance og symptomernes sværhedsgrad peger mod en potentiel vej til at udforske probiotikas rolle i at forstærke behandlingsstrategier for autisme. Probiotika og tarmmikrobiom i fragilt X-syndrom (FXS). Tarmmikrobiomets rolle i fragilt X-syndrom (FXS) forbliver stort set uudforsket. Så vidt vi ved, er forholdet mellem FXS hos mennesker og tarmmikrobiota endnu ikke blevet vurderet. Data opnået fra Fragile X Online Registry with Accessible Database (FORWARD) undersøgelse afslørede imidlertid, at indtagelse af sojabaseret modermælkserstatning er forbundet med øget forekomst af autisme, mave-tarm-problemer, allergier og mere alvorlig autistisk adfærd relateret til sprog og selv- skadelig adfærd hos personer med FXS. Det skal bemærkes, at GI-problemer var den hyppigst nævnte årsag til at skifte til sojabaseret modermælkserstatning med en rapporteret forbrugsrate på 25 % i FORWARD-undersøgelsespopulationen, hvilket er signifikant højere end den generelle befolkning. En af de mulige mekanismer, der ligger til grund for soja-inducerede effekter i ASD og FXS, kunne omfatte et ændret tarmmikrobiom. Derudover er der flere prækliniske undersøgelser, som understreger rollen som dysbiose og/eller probiotika i FXS-dyremodeller. Musen og den menneskelige mikrobiota deler 89% lighed i overordnede bakterieslægter, hvilket betyder, at resultatet skal være realistisk og overføres mellem arter, når man modellerer menneskelig sygdom i dyremodeller. FXS er et fremtrædende eksempel på epigenetisk dysregulering og udgør den mest udbredte monogene årsag til og intellektuelle handicap (ID) og autismespektrumforstyrrelser (ASD). Syndromet opstår fra en forlænget CGG-trinukleotid-gentagelsesudvidelse, der overstiger 200 gentagelser, hvilket fører til transkriptionel inhibering på grund af hypermethylering af promotoren og gentagelsesregionen inden for 5'-UTR af det skrøbelige X messenger ribonucleoprotein 1 (FMR1) gen. Det resulterende fravær eller formindskede ekspression af det kodede genprodukt, FMRP, understøtter manifestationen af ​​FXS. Den epigenetiske dæmpning af FMR1, medieret af DNA-methylering og histonmodifikationer, der fører til FMRP-tab, udvider dens indflydelse på tværs af genomet og påvirker forskellige ikke-kodende RNA'er. Følgelig påvirker denne forstyrrelse transkriptionen af ​​flere gener, der er afgørende for synaptisk plasticitet og neuronale funktioner, og bidrager således til FXS-fænotypen. Undersøgelsen, der blev udført i 2022, sammenlignede de epigenetiske profiler af to forskellige grupper af mus: en gruppe, der blev udsat for Lactobacillus reuteri under deres prænatale udvikling, og en anden gruppe, der modtog placebobehandling. Undersøgelsen fokuserede på 23 specifikke gener kendt for deres involvering i neurologiske funktioner. Især blev der identificeret en væsentlig og statistisk signifikant forskel i methyleringsmønstre mellem disse to grupper. Det er vigtigt at erkende, at de observerede forskelle i methylering potentielt kan være påvirket af genetiske variationer, der er iboende i musemodellen. På trods af denne mulighed opnår disse resultater troværdighed fra de betydelige forskelle, der er opdaget mellem kontrol- og forsøgsgrupperne, som inkluderede tilfældigt udvalgte kuldkammerater. Som følge heraf var forskerne tilbøjelige til at tilskrive disse resultater påvirkningen af ​​en ændret tarmmikrobiota, som antydet af deres resultater.

2. Tidslinjer for undersøgelsen Undersøgelsen planlægger at tilmelde 15 deltagere med FXS i alderen 3-18 år. begge køn i en 1-årig periode og fuldføre alle studierelaterede aktiviteter inden januar 2025. I løbet af den 3-måneders undersøgelsesperiode vil forsøgspersonerne deltage i tre besøg på Special Hospital for Cerebral Parese and Developmental Neurology, Beograd, screening/baseline, 6-ugers og 3-måneders besøg. Derudover vil der blive foretaget rutinemæssige telefonopkald en gang om ugen i løbet af den første måned af undersøgelsen. Denne prøveversion har et design på et enkelt websted. Alle resultater og data vil blive afidentificeret for at beskytte forsøgspersonens fortrolighed.

3.Mål Primært mål

1. For at evaluere effektiviteten af ​​probiotisk blanding, der indeholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administreret oralt, én gang dagligt, i 12 uger til børn med fragilt X-syndrom (FXS) i alderen 3-18 år. på deres adfærd og hjernebehandling.

   Sekundære mål

2. Vurdering af sammenhæng mellem: (i) mikrobiom-modifikationer med probiotisk blanding, der indeholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administreret oralt, én gang dagligt, i 12 uger og (ii) adfærdsmanifestationer hos børn i alderen 3 til 18 år diagnosticeret med FXS.

3. Vurdering af sammenhængen mellem: (i) mikrobiom-modifikationer med probiotisk blanding, der indeholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administreret oralt en gang dagligt i 12 uger og ii) hjernebehandling (a. begivenhedsrelateret potentielt tilvænningsparadigme og social blikovervågning ved hjælp af Eye Tracker; b. EEG-analyse) hos børn i alderen 3 til 18 år diagnosticeret med FXS.

   Ekspiratorisk mål 1. Analyser af mikrobiomets sammensætning og vurdering af dets ændringer og modifikationer (ved hjælp af probiotisk blanding, der indeholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administreret oralt, én gang dagligt, i 12 uger), som kan føre til klinik 4. Hypotese: Daglig intervention med probiotisk blanding, som indeholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve vil føre til: (i) signifikante mikrobiom-modifikationer (øget mangfoldighed af tarmmikrobiota og ændringer i tarmmikrobiotasammensætning i retning af gavnlige bakterier) og (ii) følgelig til klinisk forbedring hos børn, begge køn, i alderen 3 til 18 år diagnosticeret med FXS i løbet af en 3-måneders behandlingsperiode.

4. Hypotese: Daglig intervention med probiotisk blanding som indeholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve vil føre til: (i) signifikante mikrobiom-modifikationer (øget mangfoldighed af tarmmikrobiota og ændringer i tarmmikrobiotasammensætning i retning af gavnlige bakterier) og (ii) følgelig klinisk forbedring hos børn, begge køn, i alderen 3 til 18 år diagnosticeret med FXS i løbet af en 3-måneders behandlingsperiode.
5. Studere design. Dette er et åbent forsøg uden maskering, hvor hver deltager modtager probiotika i 3 måneder (12 uger). Det vil være en enkelt gruppeopgave. I denne tilgang fungerer deltagerne som deres egne kontroller ved at måle mikrobiomet og andre parametre før og efter indtagelse af probiotika. Dette design blev valgt, fordi individets mikrobiom er meget personligt. Selv inden for en familie kan individer have forskellige mikrobiomer. Den unikke sammensætning af et individs mikrobiom kan have konsekvenser for effektiviteten af ​​probiotika. Således vil ændringer i analyser og score mellem baseline og 3-måneders studieperiode blive vurderet for alle. Specifikt vil mikrobiom-modifikationer, der kan være forbundet med ændringer i adfærd og hjernebehandling, blive undersøgt. Undersøgelsen vil blive godkendt af hospitalets IRB.

Patienter (op til 15 personer i alderen 3-18 år, begge køn) vil blive rekrutteret og inkluderet i undersøgelsen i Fragile X Clinic på Special Hospital for Cerebral Parese and Developmental Neurology i Beograd, Serbien (mere info på: https:// fragilex.org/our-research/fragile-x-clinics/international-support-clinics/#serbia). Ved baseline vil der blive udført en detaljeret sygehistorie og fysisk og neurologisk undersøgelse, med al medicin og medicinske problemer dokumenteret for alle deltagere. I de første 4 uger vil hver patient modtage en ugentlig opringning for at evaluere tolerabiliteten af ​​probiotika og eventuelle bivirkninger (AE'er). Besøg 2 vil blive tilrettelagt efter 6 uger og sidste besøg 3 efter 12 ugers studieperiode. Enhver ændring i medicin vil også blive dokumenteret ved besøg. Undersøgelsen og dokumentationen af ​​AE'er vil blive gentaget ved hvert besøg, mens CGI-I vil score ved besøg 2 og sidste besøg 3. Resultatmål vil blive gentaget ved det sidste opfølgningsbesøg ved 3 måneder/afslutning af behandlingen. Afføringsprøver vil blive indsamlet to gange, ved baseline og sidste besøg. Analyser af mikrobiom vil blive udført én gang i slutningen af ​​undersøgelsen, når alle prøver er indsamlet og sendt til det valgte laboratorium. Den komplette tidsplan for alle undersøgelsesprocedurer er også angivet i et tabelformat nedenfor. Udvalgte probiotika. Alle deltagere vil modtage en probiotisk blanding, som indeholder: (i) Lactobacillus casei BL 2401 (40%), (ii) Lactobacillus salivarius BL 2201 (40%) (iii) Bifidobacterium breve BL 3406 (20%). Samlet mængde er 5 x 109 CFU i én HPMC-kapsel ved slutningen af ​​holdbarheden. Disse stammer er registreret og bevaret i den franske nationale samling af kulturer af mikroorganismer (CNCM, Collection Nationale de Cultures de Microorganismes). De er på EFSA's QPS (Qualified and Presumption of Safety) liste og anses for sikre til brug i fødevarer og diætprodukter. Takket være dens egenskaber vil denne blanding af stammer til menneskelig brug fungere som en hjælp i behandlingen af ​​fordøjelses-, hud-, luftvejs- og neuroudviklingsforstyrrelser med det formål at balancere immunresponset og genoprette tarmmikrobiotaen og tarmbarrieren. Gennem genetisk kortlægning blev stammer identificeret i henhold til fænotypiske kriterier (morfologi, biokemisk testning, betingelser, hvorunder de vokser), men også i henhold til genotypiske kriterier (16S rDNA-sekventering). I in vitro undersøgelser for hver af de tre specifikke stammer blev følgende undersøgt og bestemt: (i) resistens over for tilstande i fordøjelseskanalen; (ii) adhæsion til tarmslimhindeceller; (iii) overlevelsesevne og langsigtet stabilitet; (iv) fravær af genoverførsel for antibiotikaresistens; (v) evnen til at stimulere sekretionen af ​​IL-10 og (vi) antagonisme og inhibering af væksten af ​​patogene bakterier.

5. Data- og prøvehåndtering og fortrolighed Emner vil blive rekrutteret gennem Fragile X-klinikken på Special Hospital for Cerebral Parese and Developmental Neurology, Beograd, Serbien. Potentielle forsøgspersoner, der er interesserede i at deltage i undersøgelsen, vil blive forhåndsscreenet enten via telefon eller på stedet af forskerholdet. Dette vil også give potentielle forsøgspersoner mulighed for at stille undersøgelsesrelaterede spørgsmål og diskutere undersøgelsen i dybden med forskerholdet. Gennemgangen af ​​forsøgspersoners lægejournaler er til begrænset information og kun for at bestemme berettigelse. Dataene stammer fra klinisk indicerede procedurer, og der er minimal risiko for forsøgspersonen. Kun forskningspersonale har adgang til lægejournaler. Uden en indledende gennemgang af journalen med henblik på screening ville det ikke være muligt at identificere potentielle forsøgspersoner og bekræfte deres anvendelighed til undersøgelsesdeltagelse. Når berettigelsen er bekræftet, vil forsøgspersoner blive kontaktet for at få deres tilladelse til at få adgang til og bruge deres helbredsoplysninger til forskningen. Hver deltagers undersøgelsesposter vil blive arkiveret i et forskningsskema, og emneoplysninger vil blive kodet for at beskytte fortroligheden. Alle søkort vil blive opbevaret i et aflåst skab eller et aflåst arkivrum. De identifikatorer, der bruges til at identificere forsøgspersoner, vil blive opbevaret i aflåste kontorer og/eller aflåste skabe, og den elektroniske database med personlige oplysninger vil blive opbevaret på et sikkert computernetværk, som kun er tilgængeligt for PI's forskerhold. Vi vil bruge REDCap-systemet (Research Electronic Data Capture) til datastyring. r. REDCap-systemet består af sikre, webbaserede applikationer, der er fleksible nok til at blive brugt til en række forskellige typer forskning, giver en intuitiv grænseflade for brugere til at indtaste data og har realtidsvalideringsregler (med automatiseret datatype- og rækkeviddekontrol ) på tidspunktet for indrejsen. Disse systemer tilbyder nem datamanipulation med revisionsspor til rapportering, overvågning og forespørgsel i patientjournaler samt en automatiseret eksportmekanisme til almindelige statistiske pakker (SPSS, SAS, Stata, R/S-Plus). Forsøgspersonernes helbredsoplysninger, sammen med identifikatorerne, vil blive opbevaret hos investigator, indtil undersøgelsen er afsluttet, eller når øjeblikkelig adgang ikke længere er påkrævet. Derefter kan oplysningerne overføres til arkiver til langtidsopbevaring. Når efterforskeren eller eventuelle tilsynsmyndigheder ikke længere kræver oplysningerne (men ikke tidligere end 5 år), vil dokumenterne blive makuleret sikkert. Alt undersøgelsespersonale vil have adgang til undersøgelsesoptegnelser, data og prøver. Om nødvendigt vil adgang til undersøgelsesregistre og data blive stillet til rådighed for repræsentanter for IRB. Tilmeldte forsøgspersoner vil blive gjort opmærksomme på, at studiepersonale og repræsentanter for IRB vil have adgang til deres optegnelser. Dette vil indgå i samtykkeerklæringen og vil også blive gennemgået grundigt under samtykkeprocessen. Alt forskningspersonale vil have aktuel GCP-uddannelse for efterforskere og personale involveret i forskning, der involverer menneskelige forsøgspersoner. Derudover vil der blive gjort ethvert forsøg på at sikre, at personens personlige og medicinske oplysninger holdes private; vi kan dog ikke garantere fuldstændig privatliv. Forsøgspersonens personlige og medicinske oplysninger kan udleveres, hvis loven kræver det. For eksempel indberetning af følsomme oplysninger (såsom børnemishandling) til lokale myndigheder, hvis det er nødvendigt. Resultaterne og data afidentificeres for at beskytte patientens fortrolighed. Analysen af ​​behandlingens effektivitet vil være baseret på ændringer i analyser og score mellem baseline og 3-måneders studieperiode. Det valgte endepunkt på 3 måneder, baseret på foreløbige data, giver en rimelig behandlingstid til at vurdere ændringer i responsen og/eller sammenhængen mellem baseline- og opfølgningsforanstaltninger. Data Safety and Monitoring Board (DSMB) er ikke nødvendig for sådan forskning, hvor virkningerne af probiotika vil blive undersøgt. Data og/eller prøvebankregistreringer og -dokumenter vedrørende udførelsen af ​​denne undersøgelse, herunder informerede samtykkeformularer, laboratorietestresultater og opgørelser over medicinopgørelser, skal opbevares af hovedefterforskeren i mindst 5 år efter afslutning eller afslutning af undersøgelsen. eller i det tidsrum, der kræves af relevante nationale eller lokale sundhedsmyndigheder, alt efter hvad der er længst. Efter dette tidsrum kan dokumenterne blive destrueret i henhold til lokale regler. Registreringer, der overføres til en anden part, vil blive afidentificeret. Afføringsprøver Bank: Alle indsamlede prøver til mikrobiomanalyser vil blive afidentificeret og vil kun indeholde forsøgspersonens undersøgelses-id-nummer og dato/tidspunkt for indsamling. Biologiske prøver vil blive behandlet, opbevaret og destrueret i overensstemmelse med gældende protokoller for biologiske prøver.

Tilbagetrækning af forsøgspersoner Alle forsøgspersoner og deres forælder/retligt autoriserede værge vil blive informeret om, at de frit kan trække sig fra deltagelse i denne undersøgelse til enhver tid, uanset årsag og uden fordomme. Ethvert rimeligt forsøg bør gøres af investigator for at beholde forsøgspersoner i undersøgelsen; forsøgspersoner skal dog trækkes tilbage fra undersøgelsen, hvis de trækker samtykke til at deltage. Efterforskeren skal forsøge at kontakte forsøgspersoner, der undlader at deltage i planlagte besøg via telefon eller på anden måde for at udelukke muligheden for, at en AE er årsag til tilbagetrækningen. Skulle dette være årsagen, skal AE dokumenteres, rapporteres og følges. Investigator har også ret til at trække forsøgspersoner ud af undersøgelsen til enhver tid på grund af manglende terapeutisk effekt, der er utålelig eller på anden måde uacceptabel for forsøgspersonen, på grund af utålelige eller uacceptable AE'er, interaktuel sygdom, manglende overholdelse af undersøgelsesprocedurer, administrative årsager eller efter efterforskerens mening for at beskytte forsøgspersonens bedste. Hvis et forsøgsperson trækkes tilbage, før undersøgelsen er afsluttet, vil årsagen til tilbagetrækningen og datoen for afbrydelsen blive registreret på den relevante case-rapportformular. Oplysninger indsamlet om en forsøgsperson, der har afsluttet undersøgelsen tidligt, samt eventuelle blod- og afføringsprøver, vil blive opbevaret til analyse, medmindre forsøgspersonens pårørende specifikt beder om at få disse oplysninger fjernet fra analysen. Pårørende vil både blive informeret om dette som en del af samtykkeprocessen og også mindet om dette i tilfælde af en tidlig opsigelse.

Risici for forsøgspersoner De mest almindelige forventede risici på grund af deltagelse i undersøgelsen omfatter angst, frustration, træthed eller forlegenhed under besvarelsen af ​​spørgeskemaer, undersøgelsesvurderinger og testning, såvel som under sygehistorien og eksamen. Der vil blive tilbudt pauser til fagene efter behov. Risici forbundet med blodudtagninger omfatter blå mærker, ømhed og en lille risiko for infektion ved kanyleindgangsstedet for blodudtagningen. Denne side vil blive omhyggeligt rengjort før lodtrækningen, og en passende forbinding vil blive påført området. Probiotika kan forårsage milde maveproblemer, især de første par dage, hvor barnet begynder at tage dem. Børn kan have mavebesvær, gas, diarré. Disse symptomer forsvinder normalt, efter at kroppen har vænnet sig til dem.

Ugentlige telefonopkald i løbet af den første måned vil blive foretaget af undersøgelsens personale for at evaluere tilstedeværelsen af ​​bivirkninger. .

Potentielle fordele for forsøgspersoner De potentielle fordele ved at deltage i undersøgelsen er, at forsøgspersoner med FXS: 1. kan opleve en forbedring i fysisk sundhed, adfærdssymptomer og/eller kognitive evner som følge af behandling med probiotika; 2. vil gennemgå neuropsykologiske vurderinger, hvis resultater efter anmodning kan stilles til rådighed for deltagernes familie; 3. vil modtage lægeundersøgelser tilbudt gennem undersøgelsen. Derudover vil en fuldstændig blodtælling blive udført som en del af denne undersøgelse. Deltagerne vil blive informeret om klinisk signifikante resultater fra enten den medicinske undersøgelse eller CBC, alt efter hvad der er relevant4. vil modtage mikrobiomanalyser tilbudt gennem undersøgelsen. Deltagerne vil blive informeret om klinisk signifikante fund. 5. vil forstå, at de bidrager til den videnskabelige viden, der kan føre til udvidelse af de målrettede behandlingsmuligheder for forsøgspersoner med FXS.

Der forventes ingen andre fordele ved deltagelse.