FMT hävittää karbapeneemille resistenttien Enterobacteriaceae-bakteerien suoliston kolonisaation (FMT_CRE)

Antibioottiresistenssi (AR) on kriittinen kansanterveysuhka ja yksi 2000-luvun suurimmista haasteista. Vuoden 2019 arvion mukaan Euroopassa on vuonna 2015 tapahtunut lähes 700 000 infektiota ja 33 000 MDRB-bakteerien aiheuttamaa kuolemaa. Huolimatta erityisistä toimenpiteistä, mukaan lukien antibioottihoitotoimenpiteet ja AR-valvontaohjelmat, tämä taakka on lähes kaksinkertaistunut vuodesta 2007 ja on korkein suolistobakteerien aiheuttamissa infektioissa. Ruoansulatuskanava on suuri MDRB:n säiliö, ja suolen mikrobiota voi sisältää kokoelman AR-geenejä, joita kutsutaan suolen resistomeiksi. On olemassa yhä enemmän todisteita siitä, että terve suoliston mikrobiota voi estää MDRB:n kolonisaation kolonisaatioresistenssimekanismien kautta, mukaan lukien kilpailu, antimikrobisten peptidien tuotanto ja immuunisäätely. Tätä suojamekanismia voivat kuitenkin heikentää suoliston mikrobiota muuttavat hoidot (esim. antibiootit). Terveen suoliston mikrobiotan palauttaminen ulosteen mikrobiotasiirrolla (FMT) voi johtaa antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien hävittämiseen. FMT:stä on tullut Clostridioides difficile -infektion standardihoito, ja sitä on tutkittu useissa sairauksissa, ja alustavat ei-satunnaisraportit viittaavat siihen, että se voisi olla lupaava hoitovaihtoehto MDRB:n hävittämiseksi, mutta vakiintunut näyttö ja mekanismit, jotka tukevat tätä hoitoreittiä, ovat ei edelleenkään saatavilla. Oletamme, että 1) FMT luovuttajilta, joilla on rajoitettu määrä AR-geenejä, voi olla lumelääkettä tehokkaampi suoliston MDRB:n hävittämisessä (keskittyen karbapeneemeille resistentteihin Enterobacteriaceae-bakteeriin) ja 2) luovuttajien ja potilaiden mikrobiset ominaisuudet voidaan toistettavasti yhdistää kliiniseen tehokkuuteen ja puhdistumaan. AR-geeneistä. Tuloksemme viitoittavat tietä tehokkaiden, kohdennettujen mikrobiomipohjaisten hoitojen kehittämiseen MDRB:tä vastaan, keventäen AR:n taakkaa, ja niillä on huomattavia etuja terveydenhuoltojärjestelmille.

Tämän tutkimuksen laajennetut tavoitteet ovat:

• Tunnistaa FMT-luovuttajat, joilla on rajoitettu määrä AR-geenejä, ja varastoida ulosteita FMT:tä varten
• Arvioida FMT:n tehokkuutta suoliston MDRB:n (karbapeneemeille resistenttien Enterobacteriaceae) hävittämisessä ja kerätä ulostenäytteitä multi-omics-analyysiä varten
• Luovuttajien ja potilaiden ulosteen mikrobiomin (bakteriomi, viromi, mykobiomi), resistomin karakterisointi ennen ja jälkeen FMT:n, yhdistää mikrobiprofiilit AR-geenien puhdistumaan ja kliiniseen tehokkuuteen sekä tunnistaa siihen vaikuttavat mikrobiominaisuudet

Tutkijat suorittavat yhden keskuksen lumekontrolloidun, satunnaistetun kaksoissokkotutkimuksen luovuttaja-FMT:stä vs. lumelääke FMT:tä CRE-kantajilla. Potilaat rekrytoidaan niiden joukossa, jotka on lähetetty Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli". Tässä tutkimuksessa otetaan huomioon potilaat, joilla on kaikki sisällyttämiskriteerit eikä yksikään poissulkemiskriteeri (tämän verkkosivuston erityisessä osiossa).

Ennen satunnaistamista tartuntatautihenkilöstö kerää väestötietoja. Lisäksi potilaat toistavat peräsuolen vanupuikko- ja ulosteviljelyn.

Lisäksi potilaita pyydetään antamaan ulostenäytteitä, jotka kerätään steriiliin, suljettuun astiaan ja säilytetään -80 °C:ssa mikrobiologian henkilöstön suorittamaa suoliston mikrobiomin metagenomista arviointia ja metatranskriptiota koskevaa arviointia varten.

Perustason arvioinnin jälkeen potilaat jaetaan satunnaisesti johonkin seuraavista hoitoryhmistä:

• Luovuttaja FMT (D-FMT)
• Plasebo FMT (P-FMT) Molempien ryhmien potilaat läpikäyvät yhden FMT-toimenpiteen kolonoskopialla. Jokainen luovuttaja-FMT-ryhmän potilas saa ulosteet yhdeltä luovuttajalta. Placebo FMT valmistetaan 250 ml:sta vettä.

Luovuttajat rekrytoidaan terveiden yksilöiden joukosta kansainvälisten ohjeiden ja COVID-19-pandemian aikana tapahtuvan ulosteen mikrobiotan siirron uudelleenjärjestelyn edellyttämän uuden suosituksen mukaisesti. Vain luovuttajat, joilla on ollut rajallinen antibioottien käyttö (<5 antibioottikuuria alle 10 päivää), valitaan resistomianalyysiin, ja vain kolme luovuttajaa, joilla on vähiten AR-geenejä, otetaan lopulta mukaan. Jokaista luovuttajaa pyydetään luovuttamaan usein (> 7 alikvoottia/luovuttaja) ja rajoitetun ajan (3 kuukautta) suoliston AR-geenien muutosten riskin minimoimiseksi. Valitut luovuttajat suljetaan pois, jos he saavat antibioottihoitoja luovutusjakson aikana.

Otoskoon laskennan perusteella otetaan mukaan 36 potilasta, joilla on CRE:n aiheuttama suoliston kolonisaatio. Tietoinen suostumus kerätään kaikilta potilailta. Lähtötilanteessa ulostenäytteet kerätään multi-omiikka-analyysiä varten. Potilaat satunnaistetaan sitten kolonoskopiseen FMT:hen tai lumelääkkeeseen, ja heitä seurataan viikolla 1, 4 ja 12 hoitojen jälkeen. Jokaisella käynnillä he käyvät läpi kliinisen käynnin ja peräsuolen pyyhkäisynäytteen CRE:tä varten, ja ulostenäytteet kerätään ja säilytetään multi-omiikka-analyysiä varten.

Tutkimustulokset on kuvattu tämän verkkosivuston erityisessä osiossa.

Tilastollinen analyysi tehdään sekä hoitoaiko- että protokollakohtaisesti. Ryhmien välisiä eroja arvioidaan kaksisuuntaisella Wilcoxon-rank-summatestillä jatkuville tiedoille ja Fisherin tarkalla todennäköisyystestillä (käyttäen kaksisuuntaisia ​​P-arvoja) kategorisille tiedoille.

Mikrobiomianalyysiä varten tilastolliset erot ryhmien keskiarvojen välillä lasketaan käyttämällä kaksisuuntaista Wilcoxon-Rank Sum Testiä R-tilastoohjelmistopaketin kautta (R Core Team, Wien, Itävalta).

Koneoppimismalleja käytetään vastaaja- ja ei-vastaajien profiilien tunnistamiseen ja toistettavaan karakterisointiin. Erityisesti Python 3.9 -ympäristössä käyttäen scikit-learn (ver. 0.22.1), kahta valvomatonta ML-algoritmia, nimittäin K-means ja Agglomerative Hierarchical Clustering, käytetään potilasklusterien luomiseen mikrobiomin perusominaisuuksien perusteella, jotta voidaan arvioida, voiko ML tunnistaa kliiniseen vasteeseen ja AR-tasojen muutoksiin liittyviä erilaisia ​​mikrobiomiprofiileja.