FMT zur Beseitigung der Darmkolonisation durch Carbapenem-resistente Enterobacteriaceae (FMT_CRE)

Antibiotikaresistenz (AR) ist eine kritische Bedrohung der öffentlichen Gesundheit und eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Schätzungen aus dem Jahr 2019 zufolge sind im Jahr 2015 in Europa fast 700.000 Infektionen und 33.000 zurechenbare Todesfälle durch multiresistente Bakterien (MDRB) aufgetreten. Trotz spezifischer Interventionen, einschließlich Antibiotika-Stewardship-Maßnahmen und AR-Überwachungsprogrammen, hat sich diese Belastung seit 2007 fast verdoppelt und ist am höchsten bei Infektionen, die durch Darmbakterien verursacht werden. Der Magen-Darm-Trakt ist ein großes Reservoir für MDRB, und die Darmmikrobiota kann eine Sammlung von AR-Genen beherbergen, die als Darm-Resistom bezeichnet werden. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass gesunde Darmmikrobiota die Kolonisierung von MDRB durch Mechanismen der Kolonisierungsresistenz verhindern können, einschließlich Konkurrenz, Produktion von antimikrobiellen Peptiden und Immunregulation. Dieser Schutzmechanismus kann jedoch durch Therapien beeinträchtigt werden, die die Darmmikrobiota verändern (z. Antibiotika). Die Wiederherstellung einer gesunden Darmmikrobiota durch fäkale Mikrobiotatransplantation (FMT) kann zur Ausrottung antibiotikaresistenter Bakterien führen. Nachdem FMT zu einer Standardbehandlung für Clostridioides-difficile-Infektionen geworden ist, wurde es bei mehreren Erkrankungen untersucht, und vorläufige, nicht randomisierte Berichte deuten darauf hin, dass es eine vielversprechende Behandlungsoption zur Ausrottung von MDRB sein könnte, aber etablierte Beweise sowie Mechanismen, die diesen therapeutischen Weg untermauern, sind es immer noch nicht verfügbar. Wir gehen davon aus, dass 1) FMT von Spendern mit begrenztem Vorhandensein von AR-Genen wirksamer sein kann als Placebo bei der Eradikation von Darm-MDRB (mit Schwerpunkt auf Carbapenem-resistenten Enterobacteriaceae) und 2) mikrobielle Merkmale von Spendern und Patienten reproduzierbar mit klinischer Wirksamkeit und Clearance in Verbindung gebracht werden können von AR-Genen. Unsere Ergebnisse werden den Weg für die Entwicklung wirksamer, zielgerichteter, auf Mikrobiomen basierender Therapien gegen MDRB ebnen, die die Belastung durch AR verringern, mit erheblichen Vorteilen für die Gesundheitssysteme.

Die erweiterten Ziele dieser Studie sind:

• Um FMT-Spender mit begrenztem Vorhandensein von AR-Genen zu identifizieren und Fäkalien für FMT aufzubewahren
• Bewertung der Wirksamkeit von FMT bei der Ausrottung intestinaler MDRB (Carbapenem-resistenter Enterobacteriaceae) und Entnahme von Stuhlproben für die Multi-Omics-Analyse
• Charakterisierung des fäkalen Mikrobioms (Bakteriom, Virom, Mykobiom), Resistom, von Spendern und Patienten vor und nach FMT, um mikrobielle Profile mit der Clearance von AR-Genen und der klinischen Wirksamkeit in Verbindung zu bringen und die mikrobiellen Merkmale zu identifizieren, die es beeinflussen

Die Prüfärzte werden eine Placebo-kontrollierte, doppelblinde, randomisierte klinische Einzelzentrumsstudie mit Spender-FMT im Vergleich zu Placebo-FMT bei Trägern von CRE durchführen. Gemelli". Patienten mit allen Einschlusskriterien und keinem der Ausschlusskriterien (ausführlich im entsprechenden Abschnitt dieser Website) werden für diese Studie berücksichtigt.

Vor der Randomisierung werden demografische Daten vom Personal für Infektionskrankheiten erhoben. Darüber hinaus wiederholen die Patienten den Rektalabstrich und die Stuhlkultur.

Darüber hinaus werden die Patienten gebeten, Stuhlproben abzugeben, die in einem sterilen, versiegelten Behälter gesammelt und bei -80 °C gelagert werden, um eine metagenomische Beurteilung des Darmmikrobioms und eine Meta-Transkriptom-Beurteilung durch das Mikrobiologie-Personal zu ermöglichen.

Nach der Ausgangsbeurteilung werden die Patienten nach dem Zufallsprinzip einem der folgenden Behandlungsarme zugeteilt:

• Spender-FMT (D-FMT)
• Placebo-FMT (P-FMT) Patienten in beiden Gruppen werden einem einzigen FMT-Verfahren durch Koloskopie unterzogen. Jeder Patient in der Spender-FMT-Gruppe erhält Kot von einem einzigen Spender. Placebo FMT wird aus 250 ml Wasser hergestellt.

Spender werden unter gesunden Personen rekrutiert, gemäß internationalen Richtlinien und gemäß der neuen Empfehlung, die durch die Reorganisation der Transplantation von fäkalen Mikrobiota während der COVID-19-Pandemie auferlegt wurde. Nur Spender mit einer Vorgeschichte von begrenztem Antibiotikaeinsatz (<5 Antibiotikazyklen kürzer als 10 Tage) werden für die Resistomanalyse ausgewählt, und nur die drei Spender mit der niedrigsten Rate an AR-Genen werden endgültig aufgenommen. Jeder Spender wird gebeten, regelmäßig (>7 Aliquots/Spender) und in einem begrenzten Zeitrahmen (3 Monate) zu spenden, um das Risiko von Veränderungen der AR-Gene im Darm zu minimieren. Ausgewählte Spender werden ausgeschlossen, wenn sie sich innerhalb des Spendezeitraums einer Antibiotikatherapie unterziehen.

Basierend auf der Berechnung der Stichprobengröße werden 36 Patienten mit Darmbesiedelung durch CRE aufgenommen. Die Einwilligung nach Aufklärung wird von allen Patienten eingeholt. Zu Studienbeginn werden Stuhlproben für die Multi-Omics-Analyse entnommen. Die Patienten werden dann randomisiert einer koloskopischen FMT oder einem Placebo zugeteilt und in Woche 1, 4 und 12 nach den Behandlungen nachuntersucht. Bei jedem Besuch werden sie einem klinischen Besuch und einem rektalen Abstrich für CRE unterzogen, und Stuhlproben werden gesammelt und für die Multi-Omics-Analyse aufbewahrt.

Die Studienergebnisse sind im entsprechenden Abschnitt dieser Website aufgeführt.

Die statistische Analyse wird sowohl auf Intention-to-Treat-Basis als auch auf Pro-Protokoll-Basis durchgeführt. Unterschiede zwischen den Gruppen werden mit einem zweiseitigen Wilcoxon-Rangsummentest für kontinuierliche Daten und mit dem exakten Wahrscheinlichkeitstest von Fisher (unter Verwendung von zweiseitigen P-Werten) für kategoriale Daten bewertet.

Für die Mikrobiomanalyse werden statistische Unterschiede zwischen Gruppenmittelwerten unter Verwendung eines zweiseitigen Wilcoxon-Rank-Summentests durch das statistische Softwarepaket R (R Core Team, Wien, Österreich) berechnet.

Modelle des maschinellen Lernens werden verwendet, um Responder- und Nonresponder-Profile zu identifizieren und reproduzierbar zu charakterisieren. Insbesondere in einer Python 3.9-Umgebung mit scikit-learn (Ver. 0.22.1), Zwei unüberwachte ML-Algorithmen, nämlich K-Means und Agglomerative Hierarchical Clustering, werden zur Erstellung von Patientenclustern auf der Grundlage von Grundlinien-Mikrobiommerkmalen verwendet, um zu beurteilen, ob ML unterschiedliche Mikrobiomprofile identifizieren kann, die mit dem klinischen Ansprechen und Änderungen der AR-Werte verbunden sind.