FMT for å utrydde intestinal kolonisering av Carbapenem-resistente Enterobacteriaceae (FMT_CRE)

Antibiotikaresistens (AR) er en kritisk folkehelsetrussel og en av de største utfordringene i det 21. århundre. I et estimat for 2019 har nesten 700 000 infeksjoner og 33 000 dødsfall som kan tilskrives multiresistente bakterier (MDRB) skjedd i Europa i 2015. Til tross for spesifikke intervensjoner, inkludert antibiotikaforvaltningstiltak og AR-overvåkingsprogrammer, har denne byrden nesten doblet seg siden 2007 og er høyest for infeksjoner forårsaket av tarmbakterier. Mage-tarmkanalen er et stort reservoar for MDRB, og tarmmikrobiotaen kan inneholde en samling av AR-gener, kalt tarmresistom. Det er økende bevis på at sunn tarmmikrobiota kan forhindre kolonisering av MDRB gjennom mekanismer for koloniseringsresistens, inkludert konkurranse, produksjon av antimikrobielle peptider, immunregulering. Imidlertid kan denne beskyttelsesmekanismen bli svekket av terapier som endrer tarmmikrobiota (f. antibiotika). Gjenoppretting av sunn tarmmikrobiota ved fekal mikrobiotatransplantasjon (FMT) kan føre til utryddelse av antibiotikaresistente bakterier. Etter å ha blitt en standardbehandling for Clostridioides difficile-infeksjon, har FMT blitt undersøkt i flere lidelser, og foreløpige ikke-randomiserte rapporter tyder på at det kan være et lovende behandlingsalternativ for å utrydde MDRB, men etablert bevis, så vel som mekanismer som underbygger denne terapeutiske veien, er fortsatt utilgjengelig. Vi antar at 1) FMT fra givere med begrenset tilstedeværelse av AR-gener kan være mer effektivt enn placebo for å utrydde intestinal MDRB (med fokus på karbapenem-resistente Enterobacteriaceae) og 2) mikrobielle egenskaper hos givere og pasienter kan reproduseres assosiert med klinisk effekt og clearance. av AR-gener. Resultatene våre vil bane vei for utvikling av effektive, målrettede mikrobiombaserte terapier mot MDRB, og lindre byrden med AR, med betydelige fordeler for helsevesenet.

De utvidede målene med denne studien er:

• Å identifisere FMT-givere med begrenset tilstedeværelse av AR-gener og lagre avføring for FMT
• For å vurdere effekten av FMT for å utrydde intestinal MDRB (carbapenem-resistente Enterobacteriaceae) og samle avføringsprøver for multiomics-analyse
• Å karakterisere det fekale mikrobiomet (bakteriom, virom, mykobiom), resistom, til donorer og pasienter før og etter FMT, for å assosiere mikrobielle profiler med clearance av AR-gener og klinisk effekt, og identifisere de mikrobielle egenskapene som påvirker det

Etterforskerne vil gjennomføre en enkeltsenter placebokontrollert, dobbeltblind randomisert klinisk studie av donor FMT vs placebo FMT i bærere av CRE. Pasienter vil bli rekruttert blant de som henvises til poliklinikken for infeksjonssykdommer ved Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli". Pasienter med alle inklusjonskriterier og ingen av eksklusjonskriteriene (detaljert i den spesifikke delen av denne nettsiden) vil bli vurdert for denne studien.

Før randomisering vil demografiske data samles inn av infeksjonspersonalet. I tillegg vil pasienter gjenta rektal vattpinne og dyrking av avføring.

I tillegg vil pasienter bli bedt om å gi avføringsprøver som skal samles i en steril, forseglet beholder og oppbevares ved -80 °C for metagenomisk vurdering av tarmmikrobiom og meta-transkriptomvurdering av mikrobiologipersonalet.

Etter baselinevurderinger vil pasienter bli tilfeldig tildelt en av følgende behandlingsarmer:

• Donor FMT (D-FMT)
• Placebo FMT (P-FMT) Pasienter i begge grupper vil gjennomgå en enkelt FMT-prosedyre ved koloskopi. Hver pasient i donor-FMT-gruppen vil motta avføring fra én enkelt donor. Placebo FMT vil være laget av 250 ml vann.

Donorer vil bli rekruttert blant friske individer, i henhold til internasjonale retningslinjer og i henhold til den nye anbefalingen som ble pålagt av reorganiseringen av fekal mikrobiotatransplantasjon under COVID-19-pandemien. Kun donorer med en historie med begrenset antibiotikabruk (<5 antibiotikakurer kortere enn 10 dager) vil bli valgt for resistomanalyse, og bare de tre giverne med den laveste frekvensen av AR-gener vil bli endelig registrert. Hver giver vil bli bedt om å donere ofte (>7 alikvoter/donor) og i en begrenset tidsramme (3 måneder) for å minimere risikoen for endringer i intestinale AR-gener. Utvalgte givere vil bli ekskludert hvis de skal gjennomgå antibiotikabehandlinger innen donasjonsperioden.

Trettiseks pasienter med tarmkolonisering av CRE vil bli registrert, basert på prøvestørrelsesberegning. Informert samtykke vil bli innhentet fra alle pasienter. Ved baseline vil avføringsprøver bli samlet inn for multi-omics-analyse. Pasientene vil deretter bli randomisert til koloskopisk FMT eller placebo og vil bli fulgt opp i uke 1, 4 og 12 etter behandlinger. Ved hvert besøk vil de gjennomgå et klinisk besøk og en rektal vattpinne for CRE, og avføringsprøver vil bli samlet inn og lagret for multi-omics-analyse.

Studieresultater er detaljert i den spesifikke delen av denne nettsiden.

Statistisk analyse vil bli utført både på en intensjon-å-behandle og per protokoll-basis. Forskjeller mellom grupper vil bli vurdert med en to-halet Wilcoxon-rangsumtest for kontinuerlige data og med Fishers eksakte sannsynlighetstest (ved bruk av to-halede P-verdier) for kategoriske data.

For mikrobiomanalyse vil statistiske forskjeller mellom gruppegjennomsnitt beregnes ved hjelp av en to-halet Wilcoxon-Rank Sum Test, gjennom R statistisk programvarepakke (R Core Team, Wien, Østerrike).

Maskinlæringsmodeller vil bli brukt til å identifisere og reproduserbart karakterisere responder- og non-responder-profiler. Spesielt i et Python 3.9-miljø som bruker scikit-learn (ver. 0.22.1), to uovervåkede ML-algoritmer, nemlig K-means og Agglomerative Hierarchical Clustering, vil bli brukt for å lage pasientklynger basert på grunnleggende mikrobiomfunksjoner, for å vurdere om ML kan identifisere distinkte mikrobiomprofiler assosiert med klinisk respons og endringer i AR-nivåer.