Pulmonale Immunzell-Mikrobiom-Interaktionen in der gesunden Lunge (ILLUMINA-2)

Die durch das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 verursachte Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 hat mehrere Studien zum lokalen pulmonalen Immunsystem mit sich gebracht, das bis vor kurzem noch weitgehend eine Terra incognita war. Mit diesen neuen Methoden wurden scheinbar grundlegende Aspekte von Lungenerkrankungen aufgedeckt, einschließlich der pulmonalen Hyperinflammation. Derzeit ist jedoch sehr wenig über die Zusammensetzung der normalen Immunzellpopulation in der menschlichen Lunge bekannt, einschließlich ihres Zusammenspiels mit dem pulmonalen Mikrobiom, d. h. der kommensalen Mikrobiota interagierender Bakterien und Pilze, die sich in der gesunden Lunge befinden

Gesamtdesign: Bei 50 Patienten (25 Männer, 25 Frauen), die für einen elektiven Eingriff in Allgemeinanästhesie intubiert wurden, werden ein endotracheales Aspirat und BAL-Flüssigkeit (BALF) aus separaten Lungensegmenten gewonnen. Außerdem werden ein Mund- und Nasenabstrich sowie Blutproben entnommen. Dies erfolgt unmittelbar nach der Intubation.

Aus der elektronischen Patientenakte des Patienten werden gewonnen: Diagnosecodes und Medikation (Art und Dosierung), Rauchergeschichte (aktueller/früherer/niemals Raucher; Packungsjahre), Art der Operation; außerdem wird die Gesundheitsakte auf eventuelle Ausschlusskriterien durchsucht

Blutproben werden unmittelbar vor der BALF-Entnahme aus dem peripheren Venenkatheter des Patienten (für klinische Zwecke eingeführt) entnommen.

Bronchoskopie mit BALF-Entnahme: Dieses Verfahren wird standardisiert nach aktuellen klinischen Richtlinien durchgeführt. Unmittelbar vor dem Eingriff werden ein Mundabstrich, ein Nasenabstrich und ein endotracheales Aspirat (ETA) entnommen. FIO2 wird dann auf 1,0 erhöht, und die Bronchoskopie wird unter Verwendung eines Einweg-Videoskops mit einem Außendurchmesser von 5,0 mm durchgeführt). Drei aufeinanderfolgende 50-ml-Aliquots vorgewärmter (37 °C) isotonischer Kochsalzlösung werden in das mediale Segment des rechten Mittellappens instilliert, sofort mit niedrigem Unterdruck (< 100 cm H2O) abgesaugt und in einem sterilen Glasbehälter auf Eis gepoolt um eine BALF-Probe zu erhalten.

Anschließend wird eine Mini-BAL im Ober- und Unterlappen der rechten Lunge mit einmaliger Installation von 20 ml isotonischer Kochsalzlösung in jeden Lappen mit sofortiger Aspiration in einen sterilen Behälter durchgeführt.

Messungen: Durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) an ausgewählten Immunzellen aus BALF, ETA und Blut werden die Zusammensetzung der Immunzellpopulation, sowie die Funktion und Differenzierung verschiedener Zelllinien untersucht und diese untersucht durch Bulk-RNA-Sequenzierung mit Proben-Barcoding und Multiplexing ergänzt werden, wodurch ein detailliertes Expressionsmuster aller Proben erhalten wird.

Die Zusammensetzung des Mikrobioms in BALF-, ETA- und Mundabstrichen wird durch gezielte Amplikonsequenzierung der hypervariablen Regionen 1 bis 3 der 16S-Untereinheit des ribosomalen RNA-Gens für Bakterien bewertet.

Statistische Analysen: werden mit der Statistiksoftware R Version 4.1.1 durchgeführt (R Project for Statistical Computing) innerhalb der Statistiksoftware RStudio, Version 1.4.1717 (RStudio) und p < 0,05 als statistisch signifikant betrachtet. Die Prüfung auf Normalität und Varianzhomogenität erfolgt durch Erstellung von qq-Plots und Histogrammen. Die statistischen Inferenzwerkzeuge SPIEC-EASI und HeatMaps werden verwendet, und basierend auf Korrelationsanalysen werden Hauptkomponentenanalysen, einschließlich nicht-hierarchischer Clusteranalysen, angewendet, um Merkmale zu identifizieren.