Det menneskelige mikrobiomet og IVF-utfall

FORMÅL MED STUDIE

Å karakterisere mikrobiomet i den kvinnelige reproduktive kanalen og mage-tarmkanalen, så vel som den mannlige reproduktive kanalen hos pasienter og partnere som gjennomgår IVF og avgjøre om det er noen assosiasjoner til graviditetsutfall.

Det kliniske problemet

Mikrobiomet i forplantningskanalen og dets assosiasjon med reproduktive utfall er et tema med stadig økende interesse. Endringer i det vaginale mikrobiomet har vært knyttet til obstetriske komplikasjoner inkludert spontanabort og for tidlig fødsel. Nyere data har dukket opp som kobler det vaginale mikrobiomet til resultater med assistert reproduksjonsteknologi (ART). En prospektiv observasjonsstudie bestående av 30 pasienter som hadde tatt vattpinner på forskjellige tidspunkter under syklusen in vitro fertilisering-embryooverføring (IVF-ET) for sekvensering av 16S ribosomale RNA-genet, konkluderte med at artsmangfoldet i det vaginale mikrobiomet skilte kvinner som hadde en levende fødsel fra de som ikke gjorde det med økt mangfold forbundet med dårligere resultater; pasientpopulasjonen var imidlertid heterogen og liten.

Begrenset informasjon er tilgjengelig om mikrobiomet i øvre kjønnsorganer og dets assosiasjon med reproduktive utfall, spesielt i forbindelse med ART. Studier utført utelukkende med det formål å karakterisere mikrobiomet i øvre kjønnsorganer har basert seg på hysterektomiprøver for å vurdere kolonisering, og utelukker dermed evaluering av enhver sammenheng med reproduktive utfall. Kanskje den første studien for å undersøke sammenhengen mellom mikrobiomet i den øvre reproduktive kanal og ART-utfall brukte kulturbasert teknologi på embryooverføringskateterspisser. Imidlertid brukte denne studien kulturbasert teknologi, med bare fire hovedbakterier som ble rapportert. Etterfølgende studier har fremhevet begrensningene til kulturbasert teknologi, nemlig at den er avhengig av vellykket kultur, noe som ofte resulterer i en undervurdering av mangfoldet av organismer.

Etter hvert som sekvenseringsbasert teknologi har vunnet popularitet og begrensninger ved kulturbasert teknologi har blitt tydeligere, har det vært en økt interesse for å bruke sekvensering for å karakterisere mikrobiomet. En fersk studie brukte neste generasjons sekvenseringsteknologi (NGS) på embryooverføringskateterspisser for å evaluere det bakteriespesifikke 16S ribosomale genet for karakterisering av mikrobiomet i øvre genitaltrakt hos pasienter som gjennomgår embryooverføring. Selv om det fungerte som bevis på konseptet for denne metoden for å karakterisere mikrobiomet, tillot ikke den begrensede prøvestørrelsen noen konklusjoner angående dens assosiasjon med reproduktive utfall. En påfølgende studie med sekvensbasert teknologi undersøkte endometrievæske og vaginalaspiratprøver hos 35 kvinner i syklusen før IVF og fant at tilstedeværelsen av ikke-Lactobacillus-dominert mikrobiota i endometriet var assosiert med betydelig reduksjon i implantasjon, pågående graviditet og levende fødsel.

Selv om det er noen data som forbinder reproduktiv helse og mikrobiomet til den kvinnelige reproduktive kanalen, finnes det mindre informasjon om dens assosiasjon med mikrobiomet i den mannlige reproduktive kanalen. En tverrsnittsstudie som undersøkte mikrobiell kolonisering av sæd viste en assosiasjon med sædparametere. En annen studie som undersøkte vaginale og sædkulturer på 951 par som gjennomgikk IVF fant at positive bakteriekulturer fra både vagina og sæd reduserte den kliniske graviditetsraten og økte spontanabortfrekvensen mer enn vaginal infeksjon alene. Mikrobiomet i den mannlige reproduksjonskanalen krever videre undersøkelse i denne innstillingen.

Mage-tarmkanalens mikrobiome spiller en stor rolle i menneskers helse og sykdom, med mange dokumenterte assosiasjoner til sykdomstilstander som fedme, diabetes og gastrointestinale lidelser. Nyere data tyder på at endringer i mage-tarmkanalens mikrobiota er assosiert med prematur fødsel. Urinveismikrobiomet er på lignende måte studert og knyttet til flere sykdomstilstander som urininkontinens og kronisk prostatitt.

Til dags dato er det ingen publiserte studier som undersøker sammenhengen mellom gastrointestinale mikrobiom eller urinmikrobiota med graviditetsutfall etter IVF.

Det menneskelige mikrobiomet antas å modulere immunsystemet og tilstedeværelsen av systemisk betennelse. Det er en økende interesse for sammenhengen mellom kronisk systemisk betennelse og reproduksjonsforstyrrelser. En rekke biomarkører som reflekterer kronisk systemisk betennelse er identifisert. Interleukin-6 (IL-6) er en slik biomarkør som har dokumentert assosiasjoner til PCOS, endometriose og infertilitet. Slike biomarkører er ennå ikke studert i forbindelse med graviditetsutfall etter IVF.

Målet med denne forskningen er å utføre en storstilt prospektiv observasjonsstudie som søker å karakterisere mikrobiomet til den kvinnelige reproduksjonskanalen (både øvre og nedre) på forskjellige tidspunkter hos pasienter som gjennomgår IVF. Videre planlegger vi å undersøke det kvinnelige gastrointestinale mikrobiomet, den kvinnelige urinmikrobiotaen og mikrobiomet i den mannlige reproduksjonskanalen ved å samle målrettede prøver under pasientenes behandlingssykluser. Til slutt vil vi evaluere kvinnelige og mannlige serum for biomarkører for betennelse. Vi tar sikte på å identifisere eventuelle assosiasjoner med graviditetsutfall som kan tjene som grunnlag for en påfølgende intervensjonsstudie.

FORSKINGSFORSLAG

A. Studiested:

Reproductive Medicine Associates of New Jersey

B. Studiepopulasjon:

Alle pasienter som starter en autolog IVF-syklus ved vårt senter vil bli vurdert for inkludering. Opptil 1000 pasienter vil bli registrert.

Viktige inkluderingskriterier: Følgende er hovedinkluderingskriterier:

1. Pasienter som starter en autolog IVF-syklus
2. Pasientalder 18-45; partner i alderen 18-60
3. Partner planlegger å gi fersk sædprøve på dagen for oocytthenting
4. Pasienter som planlegger å gjennomgå preimplantasjons genetisk screening (PGS) av embryoer med enkelt embryooverføring (SET)

Viktige eksklusjonskriterier: Følgende er eksklusjonskriterier:

1. > 1 tidligere mislykket IVF-syklus
2. Tredjeparts reproduksjon
3. Planlegger å banke embryoer
4. Partner som bruker kryosæd eller kirurgisk sæd på dagen for henting
5. Antibiotikabruk for mann eller kvinne innen 1 måned etter start av IVF-syklusen
6. Mullerske anomalier, unntatt bueformet livmor
7. Submukosale fibroider
8. Historie om livmorkirurgi, unntatt polypektomi, D&C og keisersnitt
9. Kommuniserer hydrosalpinx uten planer for kirurgisk korreksjon før embryooverføring

C. Studieprosedyrer:

Eksperimentelt design

Den foreslåtte studien er en prospektiv observasjonsstudie som søker å karakterisere mikrobiomet til den kvinnelige reproduksjonskanalen på forskjellige tidspunkter i løpet av en IVF-syklus og avgjøre om det er noen forskjeller i mikrobiomet med hensyn til graviditetsutfall. I tillegg vil det bli samlet inn prøver for å evaluere mikrobiomet i den kvinnelige mage-tarmkanalen, den kvinnelige urinmikrobiotaen, den mannlige reproduksjonskanalen og biomarkører for systemisk betennelse.

Studere relaterte kliniske prosedyrer og analyser

Alle pasienter som starter en autolog IVF-syklus ved vårt senter vil bli vurdert for inkludering. Pasienter som oppfyller studiekriteriene vil bli kontaktet for eventuell påmelding. Når de er registrert, vil pasienter og partnere få samtykke til å delta i studien. De vil fortsette med behandling i henhold til rutineprotokollen, og prøver vil bli samlet inn for evaluering av mikrobiomet på angitte tidspunkter.

De eneste studierelaterte prosedyrene som avviker fra rutinemessig behandling vil være innsamling av prøver som skal brukes til karakterisering av mikrobiomet og systemisk betennelse på flere tidspunkter gjennom hele behandlingen:

• Hunn

  • Under den nye IVF-syklusen: En ekstra slange med blod vil bli samlet inn fra den kvinnelige partneren på tidspunktet for en rutinemessig blodprøvetaking for syklusovervåking.
  • Dag for oocytthenting: En urinprøve i midten av strømmen vil bli gitt av den kvinnelige partneren om morgenen for oocytthenting. Cervikale, vaginale, bukkale og rektale vattpinner vil bli samlet inn fra pasienten under sedasjon rett før prosedyren for oocytthenting.
  • Under FET-syklusen: Et ekstra rør med blod vil bli samlet inn fra den kvinnelige partneren på tidspunktet for en rutinemessig blodprøvetaking for syklusovervåking.
  • Midtproliferativ skanning under den første FET-syklusen: Etter minst 8 dager med østrogeneksponering, vil et andre sett med cervikale og vaginale vattpinner tas rett før pasientens planlagte ultralyd.
  • FET-dag: Når pasienten presenterer for embryooverføring, vil et tredje sett med cervikale og vaginale vattpinner samles inn umiddelbart før embryooverføringen utføres. I tillegg vil den mest distale 5 mm delen av overføringskateteret samles opp etter at embryoet har blitt overført.

• Mann

  • Under den ferske IVF-syklusen: Ett rør med blod vil bli trukket fra den mannlige partneren.
  • Dag for uthenting av oocytter: En vattpinne vil bli tatt fra den ferske sædprøven levert av partneren før eventuell behandling.

Blod vil få lov til å koagulere før sentrifugering. Prøvene vil bli alikvotert og overført til -80°C for lagring. De vil deretter bli tint etter behov for å analysere biomarkører for systemisk betennelse. Gjenværende alikvoter vil bli lagret for potensielle fremtidige studier.

Alle andre prøver vil gjennomgå cellelyse, DNA-rensing og neste generasjons sekvensering av det bakteriespesifikke 16S-ribosomgenet i henhold til tidligere publiserte protokoller.

Syklusutfall vil bli registrert i henhold til rutinemessig praksis.

D. Risiko/sikkerhetsinformasjon:

Hovedrisikoen ved blodprøvene er ubehag, blødninger og blåmerker. Alle forsøk vil bli gjort for å koordinere innsamling av studieblod med rutinemessige blodprøver utført som en del av pasientens kliniske behandling. Hovedrisikoen ved innsamling av vaginal/cervikal vattpinne er ubehag. Innsamling av de bukkale og rektale vattpinneprøvene vil foregå under narkose på tidspunktet for uthenting av oocytter og medfører derfor ikke denne risikoen. Innsamling av urinprøven midtstrøms vil bli utført når pasienten tømmer blæren før oocyttuthenting og ikke utgjør noen ytterligere risiko. Innsamling av sædprøven innebærer ingen ytterligere risiko, ettersom partneren gir en prøve som en del av behandlingsplanen og vattpinneprøven samles inn etter at prøven er levert. Innsamling av overføringskateterspissen innebærer ingen ekstra risiko ettersom den utføres etter at embryooverføringen er fullført og ikke direkte involverer pasienten.

E. Databehandling:

Statistisk evaluering av resultatene

Mikrobiomet på de ulike tidspunktene vil bli sammenlignet for pasienter med pågående graviditet (som definert ved tilstedeværelse av et føtalt hjerteslag ved utskrivningstidspunktet) og de uten. For å karakterisere mangfoldet av prøver, vil to alfa-diversitetsmålinger bli brukt: Shannon-diversitetsindeksen (SDI) og chao1.

Studielengde Tidslinje - 25 måneder

1. Tid for å rekruttere studiepopulasjonen - 12 måneder
2. Tidslinje for hver enkelt som deltar i studien, fra påmelding til fødsel (hvis gravid) - 10 måneder
3. Statistisk analyse og manuskriptforberedelse - 3 måneder