消化共生フローラにおける大腸菌の生態学的および進化的ダイナミクスの研究 (EVE)

大腸菌は大きな公衆衛生上の問題を引き起こします。 大腸菌は、消化管の共生菌であるだけでなく、主要な日和見病原体であり、尿路感染症の最初の原因であり、菌血症の最初の原因でもあります。 しかし、ヒト宿主の腸内コロニー形成のダイナミクスについてはほとんど知られていません。 大腸菌の主要な形質の選択は抗生物質耐性であり、病原性 (感染を引き起こす傾向) は感染ではなく腸内で働くため、コロニー形成のダイナミクスを理解することは非常に重要です。 この研究は、大規模な健康な宿主集団における大腸菌の定着ダイナミクスを研究することを初めて可能にします。 特に、腸内の特定の株の損失または増加が宿主と細菌の特性にどのように依存するかを定量化します。 したがって、この研究は、大腸菌の疫学的ダイナミクスと、抗生物質耐性などの特定の形質の発達についてのより良い理解を提供します。

主な目的と基準 この研究の主な目的は、健康なボランティアの腸内細菌叢における大腸菌株の連続 (獲得、喪失、置換) を定量化することです。

第 2 の目的と基準 第 2 の目的は、同じ宿主に長期間コロニーを形成するクローンの進化に焦点を当てて、大腸菌の宿主内進化を研究することです。 これにより、宿主内進化が選択的優位性 (抗生物質に対する耐性など) を付与する突然変異によって支配されているのか、逆に中立的な突然変異 (産生されるタンパク質に影響を与えない) によって支配されているのかを理解することができます。

人口 この研究の 2 つのフェーズは、男女の健康な成人を対象に実施されます。 健康なボランティアは、Bichat - Claude Bernard 病院グループの臨床調査センター (CIC) での生物医学研究のための健康なボランティアのファイルから募集されます。

実際の手順 この研究は、2 つの連続したフェーズで行われます。最初のいわゆるパイロット フェーズは、最初に健康なボランティアで実施されます。 このパイロット段階では、50 人の健康なボランティアが選択され、2 週間ごとに便のサンプルが追跡されます。 パイロット段階には、ボランティアごとに合計18週間の10回の訪問が含まれます。 このパイロット段階で分離された菌株は配列決定され、存在する菌株と 2 つの糞便サンプル間の菌株の変化の可能性を特徴付けることができます。 継承率はお見積もりいたします。 このフェーズの結果により、推定成功率の精度を最大化する最適なサンプリング率が特定されます。 これは、第 2 フェーズのために保持されます。

パイロット スタディに含まれるボランティアの参加は、次の 2 つの段階に分けられます。

1. CICでのボランティアの選択段階：各ボランティアは、研究への参加資格を確認するために臨床検査を受けます。 彼は、この訪問の日にすべての選択基準を満たし、収集同意に署名する必要があります。
2. ボランティアがCICに行き、18週間にわたって2週間ごとに便サンプルを預ける18週間の追跡期間（10回の訪問に相当）。

第 2 段階の前向きコホート研究も、健康なボランティアで実施されます。 この第 2 段階では、第 1 段階に参加した健康なボランティアは参加を続けることができ、新しいボランティアが選択されます。前向きコホート研究に含まれる健康なボランティアは、次のように定義される訪問と便サンプルでフォローアップされます。最大 8 ～ 144 週間のパイロット フェーズの結果。

コホート研究に含まれるボランティアの参加は、2 つの段階に分けられます。

1. CIC（V1）でのボランティアの選択のための段階：すべての参加者は、研究への参加資格を確認するために臨床検査を受けます。 彼らは、この訪問の日に利用可能なすべての包含基準を満たし、収集同意に署名する必要があります.
2. 最大 144 週間のフォローアップ期間: 1 ～ 18 週間のリズムで 8 回のフォローアップ訪問、つまり最大 8 ～ 144 週間。 ボランティアは、計画された 8 回の訪問のそれぞれで便のサンプルを預けるために CIC に行きます。 これら 8 回の訪問のスケジュールは、パイロット フェーズの結果に基づいて決定されます。

選択された被験者の数 第 1 段階: 50 人の被験者 第 2 段階: 200 人の被験者、すなわち、パイロット段階の 0 から 50 人 + 150 から 200 人の新しい被験者 (継続を希望するパイロット段階のボランティアの数による)。

センターの数 単一中心の全国調査: Bichat - Claude Bernard 病院グループの臨床調査センター。

研究カレンダー

1. 第1段階：

   • 含まれる期間: 6 か月 (26 週間)
   • 参加期間 (治療 + フォローアップ): 18 週間
   • 合計期間: 44 週間

2. 第二段階:

   • 含まれる期間: 18 か月 (78 週間)
   • 参加期間 (治療 + フォローアップ): 8 ～ 144 週間
   • 合計期間: 86 ～ 222 週間

統計分析 宿主および細菌因子に応じた大腸菌株の獲得、喪失、置換率を推定するために、統計分析は、フランス保健医療研究所 U722 内で R ソフトウェアを使用して実行されます。パイロット フェーズでは、これらの率の最初の推定が可能になり、将来のコホート フェーズの最適なサンプリング スケジュールが定義されます。次に、この 2 番目のフェーズの 200 人のボランティアが対象となります。

2 つの分析に使用される統計モデルは、ホストの植民地化のダイナミクスを説明します。 宿主の植民地化状態は、連続時間で離散状態マルコフ連鎖に従うと仮定します。 この数学的モデルは、宿主内のひずみ獲得、ひずみ喪失、およびひずみ置換によって、さまざまな可能な状態間の遷移を説明します。 これは、パラメータ (歪みゲイン、歪み損失、歪み置換) を知っているデータが得られる確率を計算し、したがって尤度 (データがモデルを知っている確率) を計算します。 尤度から、パラメーターは最尤法によって推定できます。

定量的には、パラメーターは最尤法によって推定され、精度は尤度プロファイル法によって得られた信頼区間によって定量化されます。

いくつかの宿主または細菌の変数に対する増加率、損失率、および置換率の依存性も推定されます。 利得、損失、および交換率に対する変数の影響の有意性は、モデル比較によってテストされます。モデルは最尤法によって調整されます。 モデルの比較は、尤度比検定によって行われます。

まず、移行率にとって重要であるとアプリオリに疑われる要因がテストされます。 これらの要因の有意水準は、複数のテストに対して補正されます (Bonferroni 補正)。 2 番目のステップでは、ゲノムのすべての要素の影響が探索的な方法で分析されます (ゲノム全体の関連研究)。