糖尿病患者足骨髄炎患者の足創傷における微生物同定のための新しい診断ツール（MinION） (MINI-OS)
糖尿病患者足骨髄炎（DFOM）患者の足創傷における微生物を同定するための新しい診断ツール（MinION）の評価
糖尿病性足部創傷感染症は主に多微生物性です。 しかし、「従来の」微生物学的培養法では、これらの感染症に関与する可能性のあるすべての細菌を特定できず、時間を要するため、治療や適切な抗生物質療法の処方の遅れにより悪影響を及ぼす可能性があります。
オックスフォード・ナノポア・テクノロジーズのMinION技術を用いたリアルタイムメタゲノミクス解析は、特定のサンプル中の実質的にすべての微生物ゲノムを特定するのに十分な能力を示しており、抗生物質耐性プロファイルに関する追加情報と、4時間以内にin silicoで予測される病原性因子をコードする遺伝子を提供します。 これらの迅速な結果に基づき、個別化医療を目指して、各患者に特化した管理プロトコルを定義することが可能です。
目的は、MinION法を用いて同定された細菌および真菌種の多様性を研究し、この多様性をDFOM患者から採取した骨生検から得られた従来法（ルーチン培養）の結果と比較することです。
調査の概要
状態
条件
詳細な説明
糖尿病は世界で最も一般的な疾患の一つです。 その合併症のうち、糖尿病患者の34％が一生のうちに足潰瘍を発症します。 この病変がトリアパシー（動脈障害、神経障害、免疫障害）によって発症すると、これらの創傷の50％以上が感染し、深刻な結果をもたらします：骨損傷（症例の60～80％）、切断（感染創傷の20％）、死亡率（5年で68％）、および罹患率。 この状態に関連する追加費用は世界で8,500億ドルを超え、米国ではこれらの創傷の合併症により30秒ごとに100万ドルが費やされています。 したがって、糖尿病性足潰瘍（DFU）は主要な公衆衛生問題です。
感染症専門家にとって、これらの創傷の感染症治療における主な困難の一つは、細菌コロニー形成（生理学的プロセス）と感染症（病理学的プロセス）を区別することです。 糖尿病患者の足創傷の微生物叢の研究は、これらの病変が皮膚微生物叢からの共生細菌、日和見病原菌、および環境からの細菌を含む多微生物性であることを示しています。 グラム陽性球菌の中で、黄色ブドウ球菌は糖尿病性足骨髄炎（DFO）で最も頻繁に同定される菌種（23.4％）であり、次いで緑膿菌属（11.1％）、 大腸菌（11.5％）、 プロテウス属（8.3％）、クレブシエラ属（6.9％）、および腸球菌属（5.4％）です。 コアグラーゼ陰性ブドウ球菌は、感染症の4％未満に関与しているものの、一部は病原性で知られているにもかかわらず、種レベルでの質量分析による同定がしばしば困難です。 もう一つの大きな困難は、骨髄炎が疑われる場合に結果を得るまでの時間です。 そのような状況では、骨サンプルの採取が標準的な方法であり、原因病原体とその抗生物質感受性を特定する最良の方法です。 骨生検は、2023年の国際糖尿病足作業部会（IWGDF）が推奨するように、術中または経皮的に実施できます。 さらに、偽陰性培養を避けるために、専門家は抗生物質を既に服用している患者での骨生検を遅らせることを提案しており、理想的には少なくとも2週間です。 微生物学実験室では、従来の微生物学的培養に基づく標準的な診断は、原因細菌を同定し、原因病原体に対して抗生物質感受性試験を行うのに最大2週間かかり、診断を確立するまでの総時間は4週間に及びます。この遅延を短縮するために、特にメタゲノム次世代シーケンシング（mNGS）を含む特定の培養不要の分子微生物学技術は、ほとんどの創傷感染症の微生物叢が従来の培養法で明らかになるものよりも多様で豊富であることを示しています。 しかし、DFO骨生検に関するメタゲノムデータはほとんど利用できません。 分子生物学ツールは生きた細菌細胞と死んだ細菌細胞を区別できず、感染症の臨床状態に寄与する細菌属を特定できないため、その結果が広域スペクトル抗生物質の不必要な使用につながる可能性があることから、IWGDFおよびSPILF（フランス語感染症学会）は日常診療での使用を推奨していません。 糖尿病患者の足創傷からの骨生検、軟組織生検、およびスワブのメタゲノム分析に基づく最近の研究は、微生物多様性を感染症のマーカーとして特定しました。 確認された感染症例に関与する細菌の数は70以上と推定され、これは従来の日常的方法では達成が困難な数字です。 16S rRNAをコードする遺伝子の増幅に基づくPCRの使用は、DFOサンプルの頻繁な多微生物性のために不適切と見なされています。 マルチプレックスPCR法はすべての病原体を網羅的に同定するものではありません。 最後に、従来の培養法はしばしば時間がかかり、MALDI-TOF質量分析などの実験室方法を用いた種の同定はしばしば混乱や失敗の原因となります。 最近、新しい高速シーケンシングツールが開発されました：MinION。 それは小型で高速であり、単一微生物サンプルから細菌またはウイルスゲノムを4時間未満でシーケンシングできるか、より複雑なサンプルに存在する微生物のパネルを決定できます。 このツールは特に脳脊髄液に有用です。
研究の種類
入学 (推定)
連絡先と場所
研究連絡先
- 名前：Anissa MEGZARI
- 電話番号：0466684236
- メール：drc@chu-nimes.fr
研究連絡先のバックアップ
- 名前：Madjid MORSLI, Dr.
- 電話番号：+334 66 68 31 17
- メール：madjid.morsli@chu-nimes.fr
研究場所
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Gard
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Nîmes、Gard、フランス、30029
- 募集
- Nîmes University Hospital
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コンタクト：
- Madjid MORSLI, Dr.
- 電話番号：+33 04 66 68 31 17
- メール：madjid.morsli@chu-nimes.fr
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コンタクト：
- Anissa MEGZARI
- 電話番号：+33 04 66 68 42 36
- メール：drc@chu-nimes.fr
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副調査官：
- Adeline Dubois, Dr.
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
- 子
- 大人
- 高齢者
健康ボランティアの受け入れ
サンプリング方法
調査対象母集団
説明
包含基準：
- 該当なし
除外基準：
- 該当なし
研究計画
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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従来の骨生検で発見された細菌および真菌種の数
時間枠：12か月
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各方法（存在・不在および種同定）によって発見された種数：2つの方法（従来培養法 vs MinION）によって骨生検で検出された細菌および真菌種
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12か月
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MiniONデバイスで検出された細菌および真菌の種数
時間枠：12ヶ月
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各方法（存在・非存在および種同定）で発見された種数：2つの方法（従来の培養法とMinION）により骨生検で検出された細菌および真菌種
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12ヶ月
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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MinION法を用いた糖尿病性足部骨髄炎の骨内細菌叢の記述
時間枠：12ヶ月
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MinION法で発見された微生物種の分類学。
MinION™ Mk1Dは次世代のポータブルナノポアシーケンシングデバイスです。
MinION Mk1Dの改良された熱放散能力はシーケンシング性能を大幅に向上させ、前身のMinION Mk1Bよりもさらに広範囲の環境で高精度なリアルタイムシーケンシングを可能にします。
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12ヶ月
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従来法（MALDI-TOF）を用いた糖尿病性足潰瘍骨髄炎の骨内細菌叢の記述
時間枠：12か月
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MALDI-TOF法を用いて発見された微生物種のタイポロジー。
MALDI-TOF（マトリックス支援レーザー脱離イオン化 - 飛行時間型）装置は、マトリックス支援レーザーイオン化源（MALDI）と飛行時間型分析計（TOF）を組み合わせた質量分析計です。
質量分析法の重要な特性の一つは、質量分析計の分解能によって測定されるピークの鋭さです。
分解能は、ピーク質量mと半値全幅Δmの比として定義されます。
分解能が高いほど、ピークは鋭くなります。
これにより、質量が類似した2つの分子を可視化することが可能になります。
MALDI-TOF装置には、電界でイオンを偏向させるリフレクトロン（静電ミラーまたは「イオンミラー」）を装備することができ、これによりイオンの飛行経路の長さが2倍になり、装置の分解能が向上します。
MALDI-TOF質量分析計は、リニアモード（リフレクトロンなし）で5000、リフレクトロン使用時で20000の分解能を達成することができます。
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12か月
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創傷の進行に関連する糖尿病性足骨髄炎における新たな潜在的な病原性種
時間枠：3ヶ月
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3か月、6か月、および1年後の創傷治癒の程度は、異なる微生物種の有無によって異なります。
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3ヶ月
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創傷の進行に関連した糖尿病性足骨髄炎における新規の潜在的に病原性のある種
時間枠：6か月
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異なる微生物種の有無に応じた、3か月、6か月、および1年後の創傷治癒の程度。
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6か月
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創傷の進行に関連する糖尿病性足骨髄炎における新たな潜在的に病原性のある種
時間枠：12ヶ月
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創傷治癒の程度（3ヵ月、6ヵ月、1年時点）は、異なる微生物種の有無によって異なります。
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12ヶ月
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in vitro（細菌培養）で得られた微生物の抗生物質感受性プロファイル。
時間枠：12ヶ月
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病原性細菌を標準的な微生物学的培養で分離し、抗生物質に対する感受性試験を実施した際の耐性株の数と割合（%）を記録します。
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12ヶ月
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in silico（MinION技術）で得られた微生物の抗生物質感受性プロファイル。
時間枠：12ヶ月
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標準微生物培養で分離された病原性細菌における試験対象抗生物質ファミリーへの耐性遺伝子の有無
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12ヶ月
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従来のin vitro培養および試験の費用
時間枠：12か月
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ユーロでの費用
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12か月
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in silico MinION技術の使用コスト
時間枠：12か月
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ユーロでの費用
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12か月
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その他の成果指標
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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サンプルを提供する患者の性別
時間枠：ベースライン
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男性／女性／ノンバイナリー
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ベースライン
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患者サンプル提供者の年齢
時間枠：ベースライン
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年で
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ベースライン
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サンプルを提供した患者の体格指数（BMI）
時間枠：ベースライン
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式はBMI = kg/m²です。kgは体重（キログラム）、m²は身長（メートル）の二乗です
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ベースライン
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創傷グレード
時間枠：ベースライン
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ワーグナー分類1度：部分的または全層性潰瘍（表在性潰瘍）
ワーグナー分類2度：靭帯、腱、関節包、骨、または深筋膜に達する深部潰瘍で、膿瘍または骨髄炎（OM）を伴わない ワーグナー分類3度：深部膿瘍、骨髄炎、または関節敗血症 ワーグナー分類4度：部分的な足壊疽 |
ベースライン
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前回の抗菌療法
時間枠：ベースライン
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はい／いいえ
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ベースライン
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3ヶ月後の創傷の経過
時間枠：3ヶ月目
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治癒／悪化
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3ヶ月目
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6ヶ月後の創傷の経過
時間枠：6ヶ月
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治癒/悪化
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6ヶ月
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12ヶ月時点での創傷の経過
時間枠：12ヶ月目
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治癒/悪化
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12ヶ月目
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協力者と研究者
捜査官
- 主任研究者：Adeline Dubois, Dr.、Nîmes University Hospital
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Lipsky BA, Senneville E, Abbas ZG, Aragon-Sanchez J, Diggle M, Embil JM, Kono S, Lavery LA, Malone M, van Asten SA, Urbancic-Rovan V, Peters EJG; International Working Group on the Diabetic Foot (IWGDF). Guidelines on the diagnosis and treatment of foot infection in persons with diabetes (IWGDF 2019 update). Diabetes Metab Res Rev. 2020 Mar;36 Suppl 1:e3280. doi: 10.1002/dmrr.3280.
- Cascini S, Agabiti N, Davoli M, Uccioli L, Meloni M, Giurato L, Marino C, Bargagli AM. Survival and factors predicting mortality after major and minor lower-extremity amputations among patients with diabetes: a population-based study using health information systems. BMJ Open Diabetes Res Care. 2020 Jul;8(1):e001355. doi: 10.1136/bmjdrc-2020-001355.
- Senneville E, Albalawi Z, van Asten SA, Abbas ZG, Allison G, Aragon-Sanchez J, Embil JM, Lavery LA, Alhasan M, Oz O, Uckay I, Urbancic-Rovan V, Xu ZR, Peters EJG. IWGDF/IDSA guidelines on the diagnosis and treatment of diabetes-related foot infections (IWGDF/IDSA 2023). Diabetes Metab Res Rev. 2024 Mar;40(3):e3687. doi: 10.1002/dmrr.3687. Epub 2023 Oct 1.
- Macdonald KE, Boeckh S, Stacey HJ, Jones JD. The microbiology of diabetic foot infections: a meta-analysis. BMC Infect Dis. 2021 Aug 9;21(1):770. doi: 10.1186/s12879-021-06516-7.
- Armstrong DG, Kanda VA, Lavery LA, Marston W, Mills JL Sr, Boulton AJ. Mind the gap: disparity between research funding and costs of care for diabetic foot ulcers. Diabetes Care. 2013 Jul;36(7):1815-7. doi: 10.2337/dc12-2285. No abstract available.
- Radzieta M, Sadeghpour-Heravi F, Peters TJ, Hu H, Vickery K, Jeffries T, Dickson HG, Schwarzer S, Jensen SO, Malone M. A multiomics approach to identify host-microbe alterations associated with infection severity in diabetic foot infections: a pilot study. NPJ Biofilms Microbiomes. 2021 Mar 22;7(1):29. doi: 10.1038/s41522-021-00202-x.
- Jneid J, Cassir N, Schuldiner S, Jourdan N, Sotto A, Lavigne JP, La Scola B. Exploring the Microbiota of Diabetic Foot Infections With Culturomics. Front Cell Infect Microbiol. 2018 Aug 14;8:282. doi: 10.3389/fcimb.2018.00282. eCollection 2018.
- Manas AB, Taori S, Ahluwalia R, Slim H, Manu C, Rashid H, Kavarthapu V, Edmonds M, Vas PRJ. Admission Time Deep Swab Specimens Compared With Surgical Bone Sampling in Hospitalized Individuals With Diabetic Foot Osteomyelitis and Soft Tissue Infection. Int J Low Extrem Wounds. 2021 Dec;20(4):300-308. doi: 10.1177/1534734620916386. Epub 2020 May 5.
- Macauley M, Adams G, Mackenny P, Kubelka I, Scott E, Buckworth R, Biddiscombe C, Aitkins C, Lake H, Matthews V, Ashraff S, Ashwell S. Microbiological evaluation of resection margins of the infected diabetic foot ulcer. Diabet Med. 2021 Apr;38(4):e14440. doi: 10.1111/dme.14440. Epub 2020 Nov 11.
- Chen Y, Shi Y, Zhu W, You J, Yang J, Xie Y, Zhao H, Li H, Fan S, Li L, Liu C. Combining CRISPR-Cas12a-Based Technology and Metagenomics Next Generation Sequencing: A New Paradigm for Rapid and Full-Scale Detection of Microbes in Infectious Diabetic Foot Samples. Front Microbiol. 2021 Oct 7;12:742040. doi: 10.3389/fmicb.2021.742040. eCollection 2021.
- Malone M, Johani K, Jensen SO, Gosbell IB, Dickson HG, Hu H, Vickery K. Next Generation DNA Sequencing of Tissues from Infected Diabetic Foot Ulcers. EBioMedicine. 2017 Jul;21:142-149. doi: 10.1016/j.ebiom.2017.06.026. Epub 2017 Jun 27.
- Morsli M, Salipante F, Magnan C, Dunyach-Remy C, Sotto A, Lavigne JP. Direct metagenomics investigation of non-surgical hard-to-heal wounds: a review. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2024 May 3;23(1):39. doi: 10.1186/s12941-024-00698-z.
- Eshaghi A, Bommersbach C, Zittermann S, Burnham CA, Patel R, Schuetz AN, Patel SN, Kus JV. Phenotypic and Genomic Profiling of Staphylococcus argenteus in Canada and the United States and Recommendations for Clinical Result Reporting. J Clin Microbiol. 2021 May 19;59(6):e02470-20. doi: 10.1128/JCM.02470-20. Print 2021 May 19.
- Morsli M, Bechah Y, Coulibaly O, Toro A, Fournier PE, Houhamdi L, Drancourt M. Direct diagnosis of Pasteurella multocida meningitis using next-generation sequencing. Lancet Microbe. 2022 Jan;3(1):e6. doi: 10.1016/S2666-5247(21)00277-9. Epub 2021 Nov 11. No abstract available.
- Morsli M, Kerharo Q, Amrane S, Parola P, Fournier PE, Drancourt M. Real-time whole genome sequencing direct diagnosis of Streptococcus pneumoniae meningitis: A case report. J Infect. 2021 Dec;83(6):709-737. doi: 10.1016/j.jinf.2021.10.002. Epub 2021 Oct 8. No abstract available.
- Morsli M, Boudet A, Kerharo Q, Stephan R, Salipante F, Dunyach-Remy C, Houhamdi L, Fournier PE, Lavigne JP, Drancourt M. Real-time metagenomics-based diagnosis of community-acquired meningitis: A prospective series, southern France. EBioMedicine. 2022 Oct;84:104247. doi: 10.1016/j.ebiom.2022.104247. Epub 2022 Sep 7.
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