장내 미생물 분석을 통한 IBD 치료 결과 예측 (OPTIMIST)

크론병 환자

이 연구는 위장병 전문의가 배정한 SES-CD 점수에 따라 중증도가 다양한 크론병 환자 75명을 포함합니다. 이 환자들은 정상적인 치료 과정에 따라 정기적인 대장내시경 검사를 받을 것이며, 이 연구에는 추가적인 일정 약속이 필요하지 않습니다. 정기적인 대장내시경 절차 중에 혈액, 점막 세척액 및 장 생검 샘플이 수집됩니다. 환자는 대장내시경 검사 전날에 대변 샘플을 수집하여 약속 시간에 가져올 수 있는 선택권이 있습니다. 또한 환자는 약속 시간에 샘플 수집 키트를 받아 대장내시경 검사 후 2주 후에 필요한 다음 대변 샘플을 수집하게 됩니다.

절차: 대장내시경검사

대장내시경 검사는 모든 참가자에 대한 일상적인 임상 진료의 일환으로 수행되며, 연구에서는 일상적인 진료 외에 추가 일정을 예약할 필요가 없습니다.

염증성 장 질환이 없는 환자

본 연구는 크론병 환자와의 데이터 비교를 위해 연령 및 성별이 일치하는 25명의 비염증성 장질환 대조군을 포함할 것입니다. 이 환자들은 정상적인 대장암 검진 일정에 따라 정기 대장내시경 검사를 받게 되며, 본 연구를 위해 추가 일정 조정이 필요하지 않습니다. 정기 대장내시경 검사 과정에서 혈액, 점막 세척액 및 장 점막 생검 샘플이 수집됩니다. 환자는 대장내시경 검사 전날 대변 샘플을 수집하여 검사 예약일에 가져올 수 있는 옵션이 제공됩니다. 또한 검사 예약 시 샘플 수집 키트를 받아 대장내시경 검사 2주 후에 필요한 다음 대변 샘플을 수집하게 됩니다.

절차: 대장내시경검사

대장내시경 검사는 모든 참가자에 대한 일상적인 임상 진료의 일환으로 수행되며, 연구에서는 일상적인 진료 외에 추가 일정을 예약할 필요가 없습니다.

대장 내시경 검사 중에 채취한 장 세척액, 장 상피 생검 표본, 대변 샘플 등 세 가지 샘플 유형에 대한 미생물 분석(세균군 및 마이코바이옴 포함) 결과를 비교합니다.

각 샘플 유형에 대해 수행할 미생물 분석은 다음과 같습니다.

발판:

• Metagenomics(Shotgun 시퀀싱, 곰팡이 분석을 위한 ITS 시퀀싱)
• Metaproteomics 및 Metabolomics (숙주, 미생물, 식이단백질 분석, 미생물 대사산물 분석)
• 혐기성 배양(장 환경 시뮬레이션, 식이 기질을 사용하여 주요 미생물을 표적으로 삼음)

생검 표본:

• 오가노이드 배양(시험관 내 장 모델 분석, 상피-미생물 분석, 뮤신 생산 분석)
• RNA-seq, 전사체학(유전자 발현 프로파일링 분석, 질병 표지 식별)
• 메타게노믹스
• 메타프로테오믹스 및 대사체학

장 세척:

• 뮤신 분석(당단백질 분석)
• 메타게노믹스
• 메타프로테오믹스 및 대사체학

지표 내시경 검사 후 치료를 확대하기로 결정한 활동성 크론병 환자의 경우, 12개월(+/- 3개월)에 치료에 대한 지속적인 반응을 예측하는 미생물 징후가 있는지 확인하십시오.

• 임상 반응: 표준화된 임상 점수 시스템(SES-CD)으로 측정된 임상 증상의 지속 또는 개선.
• 생화학적 반응: CRP 수준 및 대변 칼프로텍틴의 지속적인 정상화 또는 개선.
• 내시경 반응: 검증된 임상 점수 시스템(SES-CD)에 의해 평가된 내시경 검사 중에 관찰된 점막 병변의 개선 또는 치유.

활성 크론병 환자에서 지표 내시경 검사 후 치료를 강화하기로 결정한 경우, 유도 치료 후(12~16주) 치료 반응을 예측하는 미생물 서명이 있는지 확인하십시오.

• 임상 반응: 표준화된 임상 점수 체계(SES-CD)에 따른 임상 증상 변화를 기반으로 정의됩니다.
• 생화학적 반응: 염증 또는 질병 활동을 나타내는 두 가지 생체표지자인 C-반응성 단백질(CRP) 수치와 대변 칼프로텍틴을 통해 평가됩니다.

크론병 단순 내시경 점수(SES-CD)는 환자의 크론병 중증도를 객관적으로 평가하는 임상 평가 도구입니다. 점수가 높을수록 질병 활동이 더 심각함을 의미합니다. SES-CD 점수의 세 가지 중증도 등급은 다음과 같습니다:

• 내시경적 관해(SES-CD <3).
• 중등도에서 중증의 내시경적 활동성 질환(SES-CD ≥ 7 또는 고립성 회장 크론병의 경우 ≥ 4).
• 경도의 내시경적 활동성 질환(SES-CD 3-6 또는 고립성 회장 크론병의 경우 3).

다양한 샘플 유형에 대한 미생물 분석과 CD의 질병 활동 간의 상관 관계를 조사합니다.

상관 분석: 다양한 샘플 유형(장 세척, 장 생검, 대변 샘플)의 미생물 조성과 CD의 질병 활동 사이 관계의 강도와 방향을 평가하기 위해 통계적 측정이 사용됩니다.

질병 활성 측정: 질병 활성은 수정된 Harvey-Bradshaw 지수, 생화학적 지표(CRP, 대변 칼프로텍틴) 및 내시경 소견(SES-CD)을 사용하여 평가됩니다.

활성 CD와 정지 CD, 비IBD 환자 사이의 각 샘플 유형 내 미생물 분석의 차이를 비교하십시오.

평가:

1. 미생물 다양성 지표:

• 알파 다양성 지표:

  • 섀넌 지수
  • 역심슨 다양성 지수
  • 차오1
• 이러한 지표는 활동성 CD 환자와 정지 CD 환자, 그리고 비IBD 환자 사이의 각 샘플 유형 내 미생물 다양성을 비교하는 데 사용됩니다.

활성 CD와 정지 CD, 비IBD 환자 사이의 각 샘플 유형 내 미생물 분석의 차이를 비교하십시오.

평가:

차등 존재비 분석: 차등 존재비 분석은 일반화된 선형 모델을 사용하여 수행되어 각 샘플 유형 내에서 활성 및 정지 CD 환자, 비IBD 환자 사이에 유의하게 다른 특정 미생물 분류군을 식별합니다.

CD 환자의 하위 집합에서 장 준비 2주 후의 대변 미생물군집 구성 및 기능이 장 준비 전 대변 미생물군집과 비슷한지 조사합니다.

평가:

미생물 구성 비교: 베타 다양성 측정항목(Bray-Curtis 비평사도, Jaccard 지수) 및 계통발생적 거리 측정항목(가중치 및 비가중 UniFrac)이 계산되고 후속 클러스터링은 주좌표 분석(PCoA)을 사용하여 적용됩니다. 전반적인 미생물군집 차이를 테스트하기 위해 PERMANOVA 테스트가 적용됩니다. Benjamini-Hochberg 방법은 잘못된 발견 비율을 제어하기 위해 적용됩니다.

CD 환자의 하위 집합에서 장 준비 2주 후의 대변 미생물군집 구성 및 기능이 장 준비 전 대변 미생물군집과 비슷한지 조사합니다.

평가:

기능 분석: CD 환자의 하위 집합에서 장 준비 전 샘플과 장 후 준비 샘플 사이에서 미생물 군집의 대사 경로와 기능에 변화가 있는지 평가하기 위해 미생물군집의 기능적 프로파일링이 수행됩니다.

치료에 대한 반응 예측에서 각 샘플 유형의 미생물 분석 민감도를 비교합니다.

미생물 분석의 민감도:

• 미생물 및 통계 분석을 통해 개발된 예측 모델을 사용하여 각 샘플 유형의 미생물 분석 민감도를 평가합니다.
• 민감도는 분석을 통해 정확하게 식별된 참양성의 비율로 보고됩니다.

치료에 대한 반응 예측에서 각 샘플 유형의 미생물 분석의 특이성을 비교하십시오.

미생물 분석의 특이성:

• 예측 모델은 각 샘플 유형의 미생물 분석 특이성을 평가하는 데에도 사용됩니다.
• 특이성은 분석을 통해 정확하게 식별된 참 음성의 비율로 보고됩니다.