Immunprofiler ved CF-soppinfeksjon

Mens bakterier er dominerende midler ved CF-lungesykdom, isoleres sopp ofte i både sputum og bronkoalveolær lavagevæske (BAL), men deres rolle i CF er ikke fullt ut forstått. Soppinfeksjon ved CF har et bredt spekter av presentasjoner, som varierer fra forbigående påvisning til vedvarende infeksjon, akutt soppbronkitt med påfølgende lungeforverring, sensibilisering for soppallergener og allergisk bronkopulmonal aspergillose (ABPA). Mens det finnes kliniske retningslinjer for diagnostisering og behandling av ABPA hos pasienter med CF, er det få retningslinjer og anbefalinger angående overvåking, klinisk behandling og antifungal behandling i de ulike presentasjonene av CF-soppsykdom; videre er den kliniske virkningen av sopp uten ABPA dårlig forstått. Mens betennelse i CF klassisk betraktes som en nøytrofil- og makrofagdrevet prosess (Th1), har eosinofiler og allergiske cytokiner (Th2) vist seg å være forhøyet i nærvær av soppsykdom i både kliniske og dyre-CF-studier. Studier har også vist nedsatt lungefunksjon (f. prosent spådd tvunget ekspiratorisk volum på ett sekund, ppFEV1) hos individer med hyppig soppdeteksjon i sputum, og assosiasjoner til Pseudomonas-infeksjon og bruk av antimikrobielle midler. Voksne med CF er også mer utsatt for soppsensibilisering sammenlignet med ikke-CF-pasienter, i tillegg til høyere forekomst av allergisk rhinitt og atopi. I en retrospektiv studie utført ved vårt senter fant vi at barn med intermitterende eller kroniske soppinfeksjoner opplevde raskere reduksjon i lungefunksjon sammenlignet med de uten soppinfeksjon uavhengig av ABPA-status (se foreløpige data). Å forstå om soppinfeksjoner er drevet av en allergisk (Th2) inflammatorisk prosess kan endre behandlingstilnærminger ved å bruke steroider og soppdrepende terapier lettere hos pasienter med soppinfeksjon for å bekjempe nedsatt lungefunksjon. Begrensede studier har undersøkt frekvensen av allergisk sensibilisering overfor sopppatogener hos individer med CF, frekvensen av allergisk sensibilisering i den pediatriske CF-populasjonen generelt, og de unike inflammatoriske profilene og fenotypene til CF-soppinfeksjoner, både i sputum og serum.

Hypotese: Vi antar at barn med CF og soppinfeksjon uten ABPA vil ha forhøyede allergiske betennelsesprofiler og økt sensibilisering for soppelementer sammenlignet med de uten soppinfeksjon.

Spesifikt mål 1: Sammenlign Th2-betennelse hos pasienter med og uten soppinfeksjoner hos pasienter med CF og med de med ABPA.

• Tilnærming: Vi vil innhente serum- og sputumprøver fra 25 pasienter med enten (1) soppinfeksjon uten ABPA, n=10 (definert som ≥ to positive soppkulturer i løpet av de siste 18 måneder), (2) ingen soppinfeksjon, n=10, og (3) ABPA, n=5, og mål spesifikke sputum- og serumcytokinmålinger for å evaluere Th2 og Th1 inflammatoriske veier.
• Målte biomarkører: Eosinofilt kationisk protein (ECP), Interleukin-4 (IL4), Interleukin-5 (IL5), Interleukin-10 (IL10), Interleukin-13 (IL13) og eosinofiltall i både serum og sputum.
• Forventet utfall: Personer med soppinfeksjon uten APBA vil ha forhøyede Th2-markører for betennelse sammenlignet med de uten soppinfeksjon. Vi vil også sammenligne med de med ABPA som en egen kontrollgruppe. Vi vil også måle Th1-markører som skal brukes som referanse til tidligere etablerte inflammatoriske profiler sett ved CF, for å se om de med soppsykdom avviker mot en mer Th2-drevet prosess.

Spesifikt mål 2: Undersøke allergisk sensibilisering overfor soppelementer hos pasienter med CF-soppinfeksjon uten ABPA sammenlignet med de uten soppinfeksjon og til de med ABPA.

• Tilnærming: Vi vil måle total IgE og serum ImmunoCAP testing av spesifikke IgE nivåer til soppproteiner av ulike arter (Aspergillus, Candida, etc). for å bestemme soppsensibilisering. Vi vil også kartlegge pasienter angående miljøeksponering for å utforske sammenhenger med allergisk sensibilisering.
• Forventet utfall: Personer med soppinfeksjon uten ABPA vil ha større sannsynlighet for å vise allergisk sensibilisering overfor soppelementer sammenlignet med de uten soppinfeksjon.

Resultatene av denne studien vil bidra til å karakterisere den inflammatoriske profilen assosiert med CF-soppinfeksjoner, noe som bidrar til forståelsen av både den smittsomme og allergiske naturen til sykdom i CF-populasjonen. Fra dette vil bidraget til både patofysiologien og de kliniske egenskapene til CF-soppinfeksjoner tjene som et skritt mot å forstå behandlingsalternativer, retningslinjer for pleie og sykdomsprogresjon for dette unike settet med vanskelig å behandle organismer.

Rekruttering: Vi foreslår å rekruttere 25 pasienter med CF i alderen 8 til 25 år som godtar å delta i denne tverrsnittsstudien som ser på immunsystemets egenskaper ved soppinfeksjon og ABPA. Vi planlegger å screene individer som kommer til deres rutinemessige CF-klinikk og henvende oss til dem angående deres interesse for å delta i denne studien. Fra dette vil vi forklare konseptet, hypotesen og prosedyrene involvert med hensikt å planlegge dem for et forskningsbesøk.

Pasientvalg: Pasienter vil bli rekruttert fra CF-senteret ved CHCO av studieetterforskere eller kvalifiserte forskningskoordinatorer på tidspunktet for et rutinemessig klinikkbesøk.

Studiebesøk: Vi planlegger å prospektivt rekruttere 25 forsøkspersoner med CF i løpet av en periode med klinisk stabilitet. Forsøkspersonene vil ha ett forskningsklinikkbesøk som vil falle sammen med deres klinikkbesøk ved CHCO lungeklinikk. Følgende diagnostisk informasjon vil bli lagt inn på saksrapportskjemaer: demografisk informasjon, diagnostisk historie og mutasjoner, CF-relaterte komorbiditeter, historiske mikrobiologiske resultater inkludert fungekulturresultater, medisiner inkludert modulatorterapi og langsiktige antibiotikakurer, tidligere allergitesting, diagnostiske kriterier for ABPA (hvis aktuelt). Vi vil også bruke historiske kliniske data fra journalen for å etablere andre komorbiditeter, lungefunksjonstrender og baseline, historie med andre bakterielle infeksjoner, historie med allergidiagnoser og annen relevant medisinsk historie og diagnostiske tester (dvs. tidligere CT-skanningsresultater, tidligere blodprøver osv.). Følgende evalueringer vil bli utført:

• Historiske data i journalen. Eksempler inkluderer komorbide diagnoser relatert til CF (som, men ikke begrenset til CF-relatert diabetes, CF-leversykdom, astma, etc), tidligere blodprøver (som, men ikke begrenset til serum-IgE-nivåer, tidligere allergitesting, bronkoskopidata og skyllestudier, rutinemessige og haste-/innleggelses-CF-laboratorier, etc), tidligere spirometer- og lungefunksjonsdata, tidligere ernærings- og vekstdata (BMI, vitaminnivåer, etc), tidligere mikrobiologi- og kulturdata, etc.
• BMI-målinger hentet fra vanlig CF-klinikkbesøk
• Høyde og vekt skal innhentes og deretter beregnes.
• Lungefunksjonstesting hentet fra vanlig CF-klinikkbesøk. Spirometri vil bli utført i henhold til American Thoracic Society-kriterier, mens absolutte verdier vil bli konvertert til prosent predikert ved hjelp av Global Lung Function-initiativets referanseligninger34.
• Sputum samling. Spontant ekspektorert sputum vil bli brukt som mulig. Dette vil bli samlet opp hjemme av pasienten etter et rutinemessig luftveisrensingregime innen 12 timer etter klinikkbesøk. Prøven legges i en prøvebeger som sendes til posten og legges på is og bringes til klinikkbesøket. Hvis sputum ikke er i stand til å bli ekspektorert før besøket, vil vi forsøke å utnytte gjenværende sputum ekspektorert som ikke brukes til kliniske behov for videre analyse og lagring. Sputum kan samles opp ved sputuminduksjon i henhold til gjeldende CFF Therapeutics Development Network standard operasjonsprosedyre hvis 1) ikke er i stand til å ekspektorere, (2) pasienten oppfyller kliniske kriterier for sputuminduksjon og (3) klinikken er i stand til å utføre forskningsindusert sputum basert på gjeldende Covid-19-retningslinjer for å sikre teammedlemmets sikkerhet og tilstrekkelig forsyning av PPE.

Av sikkerhetsgrunner vil induksjonsprosedyrene kun utføres for forsøkspersoner som oppfyller følgende kriterier på induksjonsdagen: FEV1 ≥ 30 % anslått, ingen historie med > 5 mL hemoptyse innen 48 timer før besøket, i stand til å tolerere sputum induksjonsprosedyre. Merk at det er liten signifikant forskjell i prøvekvalitet for analyse mellom oppspytt og indusert sputum. Markører som skal testes som tidligere beskrevet ovenfor.

• Spørreskjema for miljøeksponering av sopp. Vil bli utført før avsluttet klinikkbesøk. Dette spørreskjemaet i sin helhet er et validert spørreskjema brukt av Dr. Andy Liu. Gitt tidsbegrensninger for studiedeltakere, bruker vi et modifisert spørreskjema fokusert på spørsmål som er interessert i denne studien (f. knyttet til soppeksponering). Dette er ikke validert, men kan gi viktig informasjon i denne pilotstudien for fremtidig forskning

• Serum samling. Perifer venøs blodprøve vil bli utført av sertifisert person ved bruk av passende steril teknikk av CTRC. Prøver vil bli merket i henhold til forskningsprotokollstandarder. Markører som skal testes beskrevet ovenfor.

  • Alle sputumprøver skal samles og lagres for potensiell mikrobiom-, mykobiom- og transkriptomanalyse, og vurderer genuttrykk som er unike for ulike inflammatoriske veier.

Prøvestørrelsesestimater: Kraft og utvalgsstørrelse for studieforslaget er fastsatt på grunn av det forventede antallet kvalifiserte pasienter som skal rekrutteres til denne pilotstudien i løpet av studievinduet. Basert på foreløpige data og de beskrevne definisjonene av infeksjonstyper, forventer etterforskerne at de over et 1-års rekrutteringsvindu vil være i stand til å registrere omtrent 10 individer uten soppinfeksjon, 10 pasienter med soppinfeksjon men ikke ABPA og 5 med ABPA . Den primære analyseplanen fokuserer på beskrivelsen og sammenligningen av sentrale plasma- og sputummål beskrevet i tabell 3. Effektanalyse gir de påvisbare effektstørrelsene når man sammenligner kontrollarmen (ingen soppinfeksjon) med enten ikke-ABPA-gruppen eller ABPA-gruppen. Beregningene er basert på en potens på 80 % og Type I feilrate på 0,05 for tosidig to-utvalg lik-varians t-test utført i PASS versjon 15 statistisk programvare (2). Gruppeprøvestørrelser på 10 og 5 i soppinfeksjonsgruppene oppnår 80 % makt til å forkaste nullhypotesen om null effektstørrelse når populasjonseffektstørrelsen er henholdsvis 1,36 og 1,66. Dermed er studien drevet av 80 % for å oppdage en forskjell i gjennomsnittsmarkørene som skal måles større enn 1,66 og 1,32 standardavvik. Gitt begrensede data i litteraturen angående Th2-markører i CF, baserer vi disse beregningene på avvik fra et gjennomsnitt for de multiple Th2-markørene vi tester.

Datainnsamling og lagring: Alle forsøkspersoner vil bli avidentifisert ved prøveinnsamling og lagret med en hovednøkkel. Det vil være begrenset tilgang til denne informasjonen med PI og bare viktig forskningspersonell som kan overvåke og se dataene. Alle papirkopi av kildedokumenter vil bli oppbevart i et låst arkivskap i CF-forskerteamets lagerfasiliteter. I tillegg, for ytterligere å sikre dataintegritet, vil data for denne studien bli lagret i Research Electronic Data Capture-systemet (REDCap), som vil tillate begrenset tilgang til kun viktige personlige. REDCap muliggjør in-line validering for å minimere transkripsjonsfeil og gir sanntids varsler om datainnsending og tillater umiddelbar sentral overvåking og tilbakemelding. Tilgang til data krever en kryptert SSL-tilkobling (Secure Socket Layer) og endringer logges etter bruker-ID, tidsstempel og prosjekt. Databaser sikkerhetskopieres ofte.