Probiotisk intervensjon for mikrobiommodifikasjoner og kliniske forbedringer ved fragilt X-syndrom

En av de første helseindikatorene, som gjenspeiler et individs livsstil og atferdstendenser, er menneskets tarmmikrobiom og mikrobiota. Det meste av mikrobiomets utvikling i tidlig menneskeliv, sammen med betydelige endringer i sammensetningen, skjer i løpet av de første 2 til 3 årene av eksistensen. Til tross for pågående studier, er en omfattende forståelse av tarmmikrobiotafunksjonalitet ennå ikke oppnådd, og dens potensielle innvirkning på ulike aspekter av helse og sykdom er fortsatt et komplekst vitenskapelig puslespill. En økende mengde forskning fokuserer på det intrikate samspillet mellom tarmmikrobiomet og sentralnervesystemet (CNS). Den toveis biokjemiske signalveien som forbinder mage-tarmkanalen og CNS blir referert til som tarm-hjerne-aksen. Dette konseptet har nylig blitt utvidet til å omfatte "mikrobiota-tarm-hjerne-aksen" eller MGB-aksen, og fremhever involveringen av tarmmikrobiota i de biokjemiske interaksjonene mellom disse to systemene. Fra fødselsøyeblikket spiller kjemikalier frigjort av tarmmikrobiota en sentral rolle i å forme hjernens utvikling. Enhver forstyrrelse i denne dynamiske interaksjonen øker betydelig potensialet for nevroutviklingsforstyrrelser (NDDs). I tillegg indikerer nye data at tidlig mikrobiell kolonisering av tarmkanalen spiller en rolle i å regulere neurogenese i hippocampus. Dessuten, i sammenheng med myelinisering, belyser en studie fra Irland den potensielle involveringen av vertens mikrobiota i å kontrollere prefrontal cortex-myelinisering i is. Kimfrie mus viser et økt antall hypermyeliniserte aksoner, ledsaget av uttalt oppregulering av gener assosiert med myelinisering og myelinfleksibilitet. Til slutt ser det ut til at metabolittene produsert av tarmmikrobiotaen spiller en rolle i å opprettholde integriteten til vertens blod-hjerne-barriere og påvirke paracellulær permeabilitet. Innsikt fra studier på musemodeller gir indikasjoner på at spesifikke metabolitter, som acetat, propionat og natriumbutyrat, er knyttet til justeringer i blod-hjernebarriere-integriteten. De foreslår at probiotika potensielt kan balansere den mikrobielle sammensetningen i menneskets tarm, og dermed spille en rolle i terapi og forebygging av psykiske problemer som stress og angstlidelser. Wang et al.s studie av probiotiske-prebiotiske effekter hos barn diagnostisert med autismespektrumforstyrrelse (ASD) avslørte en reduksjon i patogene bakterier (Clostridium) og en økning i fordelaktige bakterier (som Bifidobacteriales), noe som resulterte i redusert ASD-alvorlighet og gastrointestinal. symptomer. Denne toveis kommunikasjonsaksen, som involverer ulike signalveier, presenterer et stort område for videre utforskning. Intervensjoner rettet mot å modulere tarmmikrobiotaen, slik som bruk av antibiotika, probiotika, prebiotika og potensielt fekal mikrobiotatransplantasjon (FMT), kan potensielt ha innflytelse på de kliniske egenskapene og progresjonen til NDD. De vanligste typene probiotika inkluderer Saccharomyces boulardii-gjær, samt arter fra Lactobacillus- og Bifidobacterium-gruppene. I kliniske studier viste probiotika potensial i behandling av ASD-lignende atferdsfenotyper og GI-symptomer samt sensoriske profiler hos barn med ASD. I en egyptisk studie utført på en åpen måte, ble 30 barn med autisme gitt probiotiske kosttilskudd i en periode på tre måneder. Etter tilskuddet viste analyse av avføringsprøver ved bruk av polymerasekjedereaksjon (PCR) en økning i populasjonen av nyttige bakterier, spesielt laktobaciller og bifidobakterier. Dessuten ble det observert bemerkelsesverdige forbedringer i alvorlighetsgraden av autismesymptomer blant deltakerne. Denne studien antyder at probiotisk intervensjon kan holde lovende som en komplementær metode for å forbedre trivselen til individer med ASD. De observerte positive effektene på mikrobiell balanse og alvorlighetsgrad av symptomer peker mot en potensiell vei for å utforske rollen til probiotika i å forsterke behandlingsstrategier for autisme. Probiotika og tarmmikrobiom ved fragilt X-syndrom (FXS). Rollen til tarmmikrobiomet i fragilt X-syndrom (FXS) forblir stort sett uutforsket. Så vidt vi vet, er forholdet mellom FXS hos mennesker og tarmmikrobiota ennå ikke vurdert. Data hentet fra Fragile X Online Registry with Accessible Database (FORWARD)-studien viste imidlertid at inntak av soyabasert morsmelkerstatning er assosiert med økt forekomst av autisme, GI-problemer, allergier og mer alvorlig autistisk atferd relatert til språk og selv- skadelig oppførsel hos personer med FXS. Det skal bemerkes at GI-problemer var den hyppigste årsaken som ble nevnt for å bytte til soyabasert morsmelkerstatning med en rapportert bruksrate på 25 % i FORWARD-studiepopulasjonen, som er betydelig høyere enn den generelle befolkningen. En av mulige mekanismer som ligger til grunn for soya-induserte effekter i ASD og FXS kan inkludere et endret tarmmikrobiom. I tillegg er det flere prekliniske undersøkelser som understreker rollen til dysbiose og/eller probiotika i FXS-dyremodeller. Musen og den menneskelige mikrobiotaen deler 89% likhet i de totale bakterieslektene, noe som betyr at resultatet bør være realistisk og overføres mellom arter ved modellering av menneskelig sykdom i dyremodeller. FXS er et fremtredende eksempel på epigenetisk dysregulering og utgjør den mest utbredte monogene årsaken til og intellektuell funksjonshemming (ID) og autismespekterforstyrrelse (ASD). Syndromet kommer fra en forlenget CGG-trinukleotid-repetisjonsutvidelse som overstiger 200 repetisjoner, noe som fører til transkripsjonshemming på grunn av hypermetylering av promoteren og repetisjonsregionen innenfor 5'-UTR av det skjøre X messenger ribonucleoprotein 1 (FMR1) genet. Det resulterende fraværet eller reduserte uttrykket av det kodede genproduktet, FMRP, underbygger manifestasjonen av FXS. Den epigenetiske dempingen av FMR1, mediert av DNA-metylering og histonmodifikasjoner som fører til FMRP-tap, utvider dens innflytelse over genomet, og påvirker ulike ikke-kodende RNA-er. Følgelig påvirker denne forstyrrelsen transkripsjonen av flere gener som er avgjørende for synaptisk plastisitet og nevronale funksjoner, og bidrar dermed til FXS-fenotypen. Studien utført i 2022 sammenlignet de epigenetiske profilene til to distinkte grupper av mus: en gruppe som ble utsatt for Lactobacillus reuteri under deres prenatale utvikling, og en annen gruppe som fikk placebobehandling. Undersøkelsen fokuserte på 23 spesifikke gener kjent for deres involvering i nevrologiske funksjoner. Spesielt ble det identifisert en betydelig og statistisk signifikant forskjell i metyleringsmønstre mellom disse to gruppene. Det er viktig å erkjenne at de observerte forskjellene i metylering potensielt kan være påvirket av genetiske variasjoner som er iboende i musemodellen. Til tross for denne muligheten får disse funnene troverdighet fra de betydelige forskjellene som ble oppdaget mellom kontroll- og eksperimentelle grupper, som inkluderte tilfeldig assorterte kullkamerater. Følgelig var forskerne tilbøyelige til å tilskrive disse funnene påvirkningen av en endret tarmmikrobiota, som antydet av resultatene deres.

2. Studietidslinjer Studien planlegger å registrere 15 deltakere med FXS, i alderen 3-18 år. begge kjønn, i løpet av 1-årsperioden og fullføre alle studierelaterte aktiviteter innen januar 2025. I løpet av den 3-måneders studieperioden vil forsøkspersonene delta på tre besøk til spesialsykehuset for cerebral parese og utviklingsnevrologi, Beograd, screening/baseline, 6-ukers og 3-måneders besøk. I tillegg vil det bli foretatt rutinemessige telefonsamtaler en gang per uke i løpet av den første måneden av studien. Denne prøveversjonen har en enkeltsidedesign. Alle resultater og data vil bli avidentifisert for å beskytte konfidensialiteten til forskningsobjektet.

3.Mål Hovedmål

1. For å evaluere effekten av probiotisk blanding som inneholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administrert oralt, en gang daglig, i 12 uker til barn med fragilt X-syndrom (FXS) i alderen 3-18 år. på deres oppførsel og hjerneprosessering.

   Sekundære mål

2. Vurdering av sammenheng mellom: (i) mikrobiommodifikasjoner med probiotisk blanding som inneholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administrert oralt, én gang daglig, i 12 uker og (ii) atferdsmanifestasjoner hos barn i alderen 3 til 18 år diagnostisert med FXS.

3. Vurdering av sammenheng mellom: (i) mikrobiommodifikasjoner med probiotisk blanding som inneholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administrert oralt, en gang daglig, i 12 uker og ii) hjernebehandling (a. hendelsesrelatert potensielt tilvenningsparadigme og sosial blikkovervåking ved hjelp av Eye Tracker; b. EEG-analyse) hos barn i alderen 3 til 18 år diagnostisert med FXS.

   Ekspiratorisk mål 1. Analyser av mikrobiomets sammensetning og vurdering av dets endringer og modifikasjoner (med probiotisk blanding som inneholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve, administrert oralt, én gang daglig, i 12 uker) som kan føre til klinikk 4. Hypotese: Daglig intervensjon med probiotisk blanding som inneholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve vil føre til: (i) betydelige mikrobiommodifikasjoner (økt mangfold av tarmmikrobiota og endringer i tarmmikrobiotasammensetning i retning av nyttige bakterier) og (ii) følgelig til klinisk bedring hos barn, begge kjønn, i alderen 3 til 18 år diagnostisert med FXS i løpet av en 3-måneders behandlingsperiode.

4. Hypotese: Daglig intervensjon med probiotisk blanding som inneholder Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius og Bifidobacterium breve vil føre til: (i) betydelige mikrobiommodifikasjoner (økt mangfold av tarmmikrobiota og endringer i tarmmikrobiotasammensetning i retning av nyttige bakterier) og (ii) følgelig til klinisk bedring hos barn, begge kjønn, i alderen 3 til 18 år diagnostisert med FXS i løpet av en 3-måneders behandlingsperiode.
5. Studere design. Dette er en åpen prøve uten maskering, hvor hver deltaker får probiotika i 3 måneder (12 uker). Det blir enkelt gruppeoppgave. I denne tilnærmingen fungerer deltakerne som sine egne kontroller ved å måle mikrobiomet og andre parametere før og etter å ha tatt probiotika. Dette designet ble valgt fordi individets mikrobiom er svært personlig tilpasset. Selv innenfor en familie kan individer ha distinkte mikrobiomer. Den unike sammensetningen av et individs mikrobiom kan ha implikasjoner for effektiviteten til probiotika. Dermed vil endringer i analyser og skårer mellom baseline og 3-måneders studieperiode bli vurdert for alle. Spesielt vil mikrobiommodifikasjoner som kan være assosiert med endringer i atferd og hjerneprosessering undersøkes. Studien vil bli godkjent av sykehusets IRB.

Pasienter (opptil 15 individer i alderen 3-18 år, begge kjønn) vil bli rekruttert og inkludert i studien innen Fragile X Clinic ved Special Hospital for Cerebral Parese and Developmental Neurology i Beograd, Serbia (mer info på: https:// fragilex.org/our-research/fragile-x-clinics/international-support-clinics/#serbia). Ved baseline vil en detaljert sykehistorie, og fysisk og nevrologisk undersøkelse bli utført, med alle medisiner og medisinske problemer dokumentert for alle deltakere. I løpet av de første 4 ukene vil hver pasient motta en ukentlig telefonsamtale for å evaluere toleransen av probiotika og eventuelle bivirkninger (AE). Besøk 2 vil bli organisert etter 6 uker og siste besøk 3 etter 12 ukers studieperiode. Eventuell endring av medisiner vil også bli dokumentert ved besøk. Undersøkelsen og dokumentasjonen av AE vil bli gjentatt ved hvert besøk, mens CGI-I vil score ved besøk 2 og siste besøk 3. Resultatmål vil bli gjentatt ved siste oppfølgingsbesøk ved 3 måneder/slutt av behandlingen. Avføringsprøver vil bli tatt to ganger, ved baseline og siste besøk. Analyser av mikrobiom vil bli utført én gang, på slutten av studien, når alle prøver er samlet og sendt til det valgte laboratoriet. Den fullstendige planen for alle studieprosedyrer er også oppført i et tabellformat nedenfor. Utvalgte probiotika. Alle deltakere vil motta probiotisk blanding som inneholder: (i) Lactobacillus casei BL 2401 (40%), (ii) Lactobacillus salivarius BL 2201 (40%) (iii) Bifidobacterium breve BL 3406 (20%). Total mengde er 5 x109 CFU i én HPMC-kapsel, ved slutten av holdbarheten. Disse stammene er registrert og bevart i den franske nasjonale samlingen av kulturer av mikroorganismer (CNCM, Collection Nationale de Cultures de Microorganismes). De er på EFSAs QPS-liste (Qualified and Presumption of Safety) og anses som trygge for bruk i mat og kostholdsprodukter. Takket være egenskapene vil denne blandingen av stammer for menneskelig bruk fungere som et hjelpemiddel i behandlingen av fordøyelses-, hud-, luftveis- og nevroutviklingsforstyrrelser, med sikte på å balansere immunresponsen og gjenopprette tarmmikrobiotaen og tarmbarrieren. Gjennom genetisk kartlegging ble stammer identifisert i henhold til fenotypiske kriterier (morfologi, biokjemisk testing, forhold de vokser i), men også i henhold til genotypiske kriterier (16S rDNA-sekvensering). I in vitro-studier for hver av de tre spesifikke stammene ble følgende undersøkt og bestemt: (i) motstand mot tilstander i fordøyelseskanalen; (ii) adhesjon til tarmslimhinneceller; (iii) overlevelsesevne og langsiktig stabilitet; (iv) fravær av genoverføring for antibiotikaresistens; (v) evnen til å stimulere utskillelsen av IL-10 og (vi) antagonisme og hemming av veksten av patogene bakterier.

5. Data- og prøvebehandling og konfidensialitet Emner vil bli rekruttert gjennom Fragile X-klinikken ved Spesialsykehuset for cerebral parese og utviklingsnevrologi, Beograd, Serbia. Potensielle forsøkspersoner som er interessert i å delta i studien vil forhåndsscreenes enten via telefon eller på stedet av forskerteamet. Dette vil også tillate potensielle forsøkspersoner å stille studierelaterte spørsmål og diskutere studien i dybden med forskerteamet. Gjennomgangen av forsøkspersonens medisinske journaler er for begrenset informasjon og kun for å avgjøre kvalifisering. Dataene er avledet fra klinisk indiserte prosedyrer og det er minimal risiko for forsøkspersonen. Kun forskningspersonell vil få tilgang til medisinske journaler. Uten en første gjennomgang av journalen for screeningformål, ville det ikke vært mulig å identifisere potensielle forsøkspersoner og bekrefte deres egnethet for studiedeltakelse. Når kvalifikasjonen er bekreftet, vil forsøkspersoner bli kontaktet for å få deres autorisasjon til å få tilgang til og bruke helseinformasjonen deres for forskningen. Hver deltakers studieposter vil bli arkivert i et forskningsdiagram, og emneinformasjon vil bli kodet for å beskytte konfidensialitet. Alle kartene vil bli oppbevart i et låst skap eller et låst arkivrom. Identifikatorene som brukes til å identifisere forsøkspersoner vil bli oppbevart i låste kontorer og/eller låste skap, og den elektroniske databasen som inneholder personopplysninger vil bli oppbevart på et sikkert datanettverk kun tilgjengelig for PIs forskerteam. Vi vil bruke REDCap-systemet (Research Electronic Data Capture) for datahåndtering. r. REDCap-systemet består av sikre, nettbaserte applikasjoner som er fleksible nok til å brukes til en rekke typer forskning, gir et intuitivt grensesnitt for brukere å legge inn data og har sanntidsvalideringsregler (med automatiserte datatype- og rekkeviddekontroller) ) ved innreise. Disse systemene tilbyr enkel datamanipulering med revisjonsspor for rapportering, overvåking og spørring av pasientjournaler samt en automatisert eksportmekanisme til vanlige statistiske pakker (SPSS, SAS, Stata, R/S-Plus). Forsøkspersonens helseinformasjon, sammen med identifikatorene, vil bli oppbevart hos etterforskeren frem til avslutningen av studien, eller når umiddelbar tilgang ikke lenger er nødvendig. Deretter kan informasjonen overføres til arkiver for langtidslagring. Når etterforskeren eller eventuelle reguleringsorganer ikke lenger krever informasjonen (men ikke tidligere enn 5 år), vil dokumentene bli makulert på en sikker måte. Alt studiepersonell vil ha tilgang til studieposter, data og prøver. Om nødvendig vil tilgang til studieregistreringer og data gjøres tilgjengelig for representanter for IRB. Påmeldte forsøkspersoner vil bli gjort oppmerksomme på at studiepersonell og representanter for IRB vil ha tilgang til journalene deres. Dette vil inngå i samtykkeskjemaet og vil også bli grundig gjennomgått under samtykkeprosessen. Alt forskningspersonell vil ha gjeldende GCP-opplæring for etterforskere og ansatte som er involvert i forskning som involverer mennesker. I tillegg vil ethvert forsøk bli gjort for å sikre at den personlige og medisinske informasjonen om forsøkspersonen holdes privat; Vi kan imidlertid ikke garantere fullstendig personvern. Personens personlige og medisinske opplysninger kan gis ut dersom loven krever det. For eksempel rapportering av sensitiv informasjon (som barnemishandling) til lokale myndigheter om nødvendig. Resultatene og dataene er avidentifisert for å beskytte pasientens konfidensialitet. Analysen av behandlingseffekt vil være basert på endringer i analyser og skårer mellom baseline og 3-måneders studieperiode. Det valgte endepunktet ved 3 måneder, basert på foreløpige data, gir en rimelig behandlingstid for å vurdere endringer i responsen og/eller korrelasjonen mellom baseline og oppfølgingstiltak. Data Safety and Monitoring Board (DSMB) er ikke nødvendig for slik forskning der effekten av probiotika vil bli undersøkt. Data og/eller prøvebankopplysninger og dokumenter knyttet til gjennomføringen av denne studien, inkludert skjemaer for informert samtykke, laboratorietestresultater og medisinregister, må oppbevares av hovedetterforskeren i minst 5 år etter fullføring eller avslutning av studien, eller for den tidsperioden som kreves av relevante nasjonale eller lokale helsemyndigheter, avhengig av hva som er lengst. Etter dette tidsrommet kan dokumentene bli ødelagt, underlagt lokale forskrifter. Oppføringer overført til en annen part vil bli avidentifisert. Avføringsprøver Bank: Alle innsamlede prøver for mikrobiomanalyser vil bli avidentifisert og vil kun inneholde forsøkspersonens studie-ID-nummer og dato/tidspunkt for innsamling. Biologiske prøver vil bli behandlet, lagret og destruert i henhold til protokoller for biologiske prøver.

Tilbaketrekking av forsøkspersoner Alle forsøkspersoner og deres forelder/lovlig autoriserte verge vil bli informert om at de står fritt til å trekke seg fra deltakelse i denne studien når som helst, uansett grunn og uten fordommer. Ethvert rimelig forsøk bør gjøres av etterforskeren for å beholde forsøkspersoner i studien; forsøkspersoner må imidlertid trekkes fra studien hvis de trekker tilbake samtykket til å delta. Etterforskeren må forsøke å kontakte forsøkspersoner som ikke deltar på planlagte besøk via telefon eller på andre måter for å utelukke muligheten for at en AE er årsaken til tilbaketrekningen. Skulle dette være årsaken, må AE dokumenteres, rapporteres og følges. Utforskeren har også rett til å trekke forsøkspersoner fra studien når som helst på grunn av manglende terapeutisk effekt som er utålelig eller på annen måte uakseptabel for forsøkspersonen, for utålelige eller uakseptable bivirkninger, interaktuelle sykdommer, manglende overholdelse av studieprosedyrer, administrative årsaker, eller etter etterforskerens mening, for å beskytte forsøkspersonens beste. Hvis et forsøksperson trekkes tilbake før studien er fullført, vil årsaken til tilbaketrekningen og datoen for seponeringen bli registrert på det aktuelle saksrapportskjemaet. Informasjon innsamlet om et forsøksperson som har avsluttet studien tidlig, samt eventuelle blod- og avføringsprøver, vil bli oppbevart for analyse med mindre forsøkspersonens omsorgspersoner spesifikt ber om at denne informasjonen fjernes fra analysen. Omsorgspersoner vil både bli informert om dette som en del av samtykkeprosessen og også minnet om dette ved tidlig avslutning.

Risikoer for forsøkspersoner De vanligste forventede risikoene ved deltakelse i studien inkluderer angst, frustrasjon, tretthet eller forlegenhet under besvarelsen av spørreskjemaer, studievurderinger og testing, så vel som under sykehistorien og eksamen. Det vil bli tilbudt pauser til fagene etter behov. Risikoer forbundet med bloduttak inkluderer blåmerker, sårhet og liten risiko for infeksjon ved kanyleinnføringsstedet for blodprøvetakingen. Denne siden vil bli nøye rengjort før trekningen og en passende dressing vil bli brukt på området. Probiotika kan forårsake milde mageproblemer, spesielt de første dagene når barnet begynner å ta dem. Barn kan ha magebesvær, gasser, diaré. Disse symptomene forsvinner vanligvis etter at kroppen har blitt vant til dem.

Ukentlige telefonsamtaler i løpet av den første måneden vil bli utført av studiepersonell for å evaluere tilstedeværelsen av bivirkninger. .

Potensielle fordeler for forsøkspersoner De potensielle fordelene ved studiedeltakelse er at forsøkspersoner med FXS: 1. kan oppleve en forbedring i fysisk helse, atferdssymptomer og/eller kognitive evner som et resultat av behandling med probiotika; 2. vil gjennomgå nevropsykologiske vurderinger, hvis resultater kan gjøres tilgjengelig for familien til deltakerne på forespørsel; 3. vil motta medisinske eksamener som tilbys gjennom studiet. I tillegg vil en fullstendig blodtelling bli utført som en del av denne studien. Deltakerne vil bli informert om klinisk signifikante funn fra enten den medisinske undersøkelsen eller CBC etter behov4. vil motta mikrobiomanalyser som tilbys gjennom studien. Deltakerne vil bli informert om klinisk signifikante funn. 5. vil forstå at de bidrar til den vitenskapelige kunnskapen som kan føre til utvidelse av de målrettede behandlingstilbudene for pasienter med FXS.

Ingen andre fordeler ved deltakelse forventes.