Nyfødt spedbarn av en mor med fedme - Fecal Microbiome Transplantation, RCT (NEMO-FMT)

1. BAKGRUNN

   De siste tiårene har forekomsten av fedme hos barn økt dramatisk over hele verden. Overvektige barn og ungdom har rundt fem ganger større sannsynlighet for å bli overvektige i voksen alder enn de som ikke er overvektige. Selv om fedme hos barn er et komplekst og multifaktorielt utfall, ser det ut til at overvektige barn har forskjellig tarmmikrobiom allerede ved fødselen. Mange av de tidligere studiene fremhever mors risikofaktorer som høyere mors BMI før graviditet, overdreven vektøkning i svangerskapet, svangerskapsdiabetes (GDM) og keisersnitt som en risikofaktor for overvekt eller fedme i barndommen. Perinatale faktorer, spesielt fødsel ved keisersnitt, samt perinatale antibiotika, har også blitt identifisert som en kritisk determinant for tidlig mikrobiota sammensetning og utvikling. Mekanismene er imidlertid ikke klare.

   Mødre med fedme og/eller svangerskapsdiabetes har blitt rapportert å ha fedme-assosiert tarmmikrobiota. Endringene i mikrobiota kan overføres til barnet under vaginal fødsel. Tidligere har metagenomsekvensering blitt brukt med hell for å sammenligne hovedkilden til kolonisering hos spedbarn og vertikal overføring av tarmmikrobiota og vist at >70 % av mikrobiota overføres vertikalt fra mor til det nyfødte spedbarn under vaginal fødsel.

   I Finland har frekvensen av keisersnitt økt fra 16-17 % til 19,6 % av alle fødsler. De estimerte globale gjennomsnittsratene er like, men C-seksjonsraten forventes å øke fra dagens 21,1 % til 28,5 %. Det hypnotiseres at keisersnittet forstyrrer den vertikale overføringen av gunstige mikrober fra mor til spedbarn under et kritisk utviklingsvindu. I tillegg til risikoen for fedme, øker C-seksjonen risikoen for smittsomme og kroniske sykdommer som autoimmune sykdommer, astma og til og med noen kreftformer.

   Ulike terapeutiske tilnærminger har blitt foreslått og testet for restaurering av neonatal mikrobiom i keisersnitt hos spedbarn. Tarmmikrober og maternelle tarmstammer bidrar med den mest vedvarende andelen av den neonatale tarmmikrobiotaen etter fødselen, mens vaginale bakterier og maternelle vaginale stammer kun utgjør en liten og forbigående brøkdel. I to studier har fekale mikrobiotasammensetninger hos spedbarn født med keisersnitt lykkes med å gjenopprette forstyrret overføring av tarm Bacteroides-stammer ved vaginal såing, mens oral administrering av mors vaginale mikrobiota til spedbarn i keisersnitt ikke hadde noen merkbar effekt på mikrobiotasammensetningen. I en tidligere studie har fekal transplantasjon fra moren, med en publisert protokoll, vist seg å modifisere utviklingen av spedbarns tarmmikrobiota på en vellykket og sikker måte.

   Siden det er bevis på at det er mulig å modifisere spedbarns tarmmikrobiota under et kritisk utviklingsvindu, er de metabolske konsekvensene og den kliniske betydningen av disse intervensjonene ukjent. I tillegg er det ikke kjent hva slags mikrobiota og fra hvem som vil være best for helsen til barnet på lang sikt.

   Etterforskerne antar at fedme kan være en vertikalt overført sykdom ettersom et nyfødt barn mottar fedmerelatert mikrobiota fra moren. Videre er kilden til kolonisering en modifiserbar faktor og kan endres ved å bruke en tidlig fekal mikrobiotatransplantasjon.

2. STUDIEDESIGN OG METODER

2.1. Rekruttering og screening av fekale og vaginale prøver fra mor

Jordmødrene og legene informerer potensielt deltakende mødre om studien ved besøket og de som er interessert i å delta blir kontaktet av studiesykepleieren. Etter informert samtykke testes mødrene for potensielle smittsomme sykdommer som forklart nedenfor, senest 10-14 dager før planlagt CS. En avføringsprøve på 100 g og en blodprøve på 15 ml tas fra moren. Moren deler avføringen i de administrerte prøverørene i henhold til skriftlige instruksjoner. Avføring for transplantasjonen samles i et tomt rør ved hjelp av en skje i hetten. Moren informerer forskningssykepleieren, som leverer rørene tatt for screening til laboratoriet så snart som mulig, hvor transplantasjonen tilberedes fra den ferske prøven - denne prosessen fullføres med en tidsramme på 6 timer.

Den ferske fekale prøven screenes for tilstedeværelse av parasitter og patogene virus og bakterier. En alikvot (0,125 g) av den ferske fekale prøven brukes til å bestemme bakteriesammensetningen til prøven. Vaginale prøver vil bli tatt under et besøk for vurdering av leveringsmåte hvis de ikke allerede er tatt på mødrevernklinikken som en del av rutinemessig oppfølging.

Blodprøver: Komplett blodtall, erytrocyttsedimenteringshastighet, C-reaktivt protein, alanintransaminase, alkalisk fosfatase, gamma-glutamyltransferase, albumin, kreatinin, HIV, hepatitt B, C og E, Treponema pallidum, humant T-celle leukemivirus, CMV og EBV

Vaginal og perineal screening: Gruppe B Streptococcus, Meticillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Extended Spectrum Beta Lactamase (ESBL)

Fekal screening: Salmonella spp., Shigella sp., Campylobacter coli/jejuni, Yersinia enterocolitica, Enterohemorragic E. coli (EHEC), Enteroinvasive E. coli (EIEC), Enterotoksigen E. coli (ETEC), Vibrio sp., Plesiomonas, sh. Clostridium difficile, Cryptosporidium spp., Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Norovirus, Multimedikamentresistente gramnegative bakterier (MDRGN), Vancomycin Resistant Enterococcus (VRE), Listeria monocytogenes, Helicobacter pylori, Sars-CoV-2.

2.2 Fekal mikrobiotatransplantasjon

En annen del av den ferske fekale prøven fra mor brukes som transplantasjon, og til det formål løses 1 g avføring i 15 ml isotonisk saltvann og 10 % glyserol, homogeniseres, og 0,5 ml alikvoter av transplantasjonen fryses og lagres umiddelbart. ved -80 °C.

Fekal transplantasjon fra normalvektig, frisk kvinnelig donor (18 til 35 år) fra Turku Microbiome Biobank (Universitetet i Turku og Turku universitetssykehus). Donor testes for potensielle smittsomme sykdommer samtidig som mor.

2.3 Oppfølging i mor- og babyenheten

Under sykehusopphold tas avføringsprøver fra livets første avføring og i en alder av to til tre dager. Etter første fôring følges den nyfødte opp i henhold til sykehusets protokoller på innkvarteringsavdelingen. I tidligere studier er feber sjelden rapportert hos nyfødte som har fått fekal transplantasjon. Mulige bivirkninger, som økt peristaltikk, diaré, oppkast, feber og utslett, rapporteres til den elektroniske databasen med pasientjournaler og samles derfra av forskerne. Før utskrivning vektes barnet og utskrivningsundersøkelse utføres av barnelege eller lege spesialisert i pediatri, typisk på postnatal dag 2.

I en alder av 2 dager, samtidig med screeningprøvene for SCID og metabolske sykdommer, isoleres perifere mononukleære blodceller (PBMCs) fra kapillære blodprøver (100 µl) tatt fra hælen og lagret ved -140 ℃. Serum separeres og lagres ved -80 ℃. Celler utsettes for analyser, inkludert enkeltcelle mRNA-sekvensering for å undersøke genekspresjonsnivåer og immunfenotyping ved flowcytometri for å undersøke distribusjon av immuncelletyper så vel som funksjonelle egenskaper, inkludert aktivering og overflatereseptorer. De inflammatoriske, immunitets- og fedmerelaterte serumkomponentene undersøkes fra serumprøver (10 µl) ved høymultipleks Olink eller andre immunanalyser.

2.4 Oppfølging etter utskriving

Fra og med første fødselsuke følges spedbarnet i brønnbabyklinikken i henhold til vanlige nasjonale protokoller. Som en del av studien kan foreldrene være i kontakt med pediatrisk akuttmottak ved Oulu universitetssykehus.

3 og 12 måneder postnatalt blir foreldre bedt om å fylle ut et online spørreskjema om barnets helse og samle inn og sende avføringsprøver av spedbarnet og moren til XXOMNIgeneGUT (DNA genotek, Ontario, Canada) rør for mikrobiotaanalyse og til OMNImetGUT-rør for metabolitter og midlertidig lagret i romtemperatur før overføring til Turku Microbiome Biobank per post. 3 måneder postnatalt tas avføringsprøven før den andre oralt gitte rotavirusvaksinasjonen, hvis mulig. Avføringsprøver tas ikke under den akutte gastrointestinale infeksjonen.

DNA fra mikrobiotaprøvene vil bli isolert ved hjelp av Chemagic 360-maskiner og Chemagic Stool 200 H96-sett (PerkinElmer, Turku, Finland). Prøvene vil bli sekvensert enten ved Turku universitetssykehus, klinisk mikrobiologi på en Illumina Nextseq 2000-maskin eller ved det finske funksjonelle genomikksenteret på en Illumina Novaseq 6000-maskin.

Mikrobiom utfall:

• 16S neste generasjons sekvensering
• Metagenomsekvensering og kilde til kolonisering
• Mikrobiom-avledede ekstracellulære vesikler: proteom, bakteriell 16S
• Mikrobiota produserte metabolitter
• Antimikrobielle resistensgener

Avansert bioinformatikk vil bli brukt til mikrobiomanalyse. Kilde til kolonisering ved bruk av metagenomsekvensering vil bli bestemt som rapportert tidligere.

2.5 Spørreskjemaer

Data samles inn om familienes livsstil, miljøeksponering og helsen til spedbarnene i studien og deres foreldre ved hjelp av online spørreskjemaer, noe som muliggjør overvåking og dataspørring under datainnsamling. Spørreskjema fylles ut av foreldrene før spedbarnets fødsel og etterpå. Foreldre bes om å fylle ut spørreskjemaer om barnets ernæring, mage-tarmfunksjon og omsorgspraksis i løpet av 3 måneder og i 12 måneders alder. Spørsmålene endres etter hvert som barnet vokser. Sykdommer, medisinering og bruk av probiotika og andre kosttilskudd rapporteres i spørreskjemaene. Spørreskjemaene knyttet til ernæring, helse og bakgrunn er i hovedsak like som i den pågående HELMi-studien og Secflor-studien. For å øke samsvar med svarprosenten på spørreskjemaet, mottar foreldre automatiske påminnelser via e-post og SMS-meldinger.

2.6 Pasientjournaler

Perinatale data vil hentes fra elektronisk fødselsjournaldata vedrørende nyfødtes hypoglykemi, oppfølging av glukosenivåer, behov for intravenøs glukoseinfusjon før utskrivning fra sykehus, alder ved utskrivning, symptomer på infeksjon, nivåer av infeksjonsparametere og bruk av antibiotika under sykehus. opphold, vil bli hentet fra sykehusets pasientjournal. Vekstdata opp til tre år målt ved vanlige besøk på brønnbarnsklinikken og vaksinasjonsdata vil bli samlet inn fra foreldre eller fra brønnbarnsklinikker. Bruk av antibiotika og andre medisiner opp til tre år vil bli samlet inn via spørreskjema og bekreftet fra Kanta-service med skriftlig tillatelse fra foreldrene.

2.7 Effektanalyse

Som et resultat av screeningsprosessen forventes en eksklusjonsrate på 40 % på grunn av gruppe B streptokokker (GBS) bærertilstand 24 % av gravide kvinner i vår region og andre positive funn i screeningsprøvene. Forsøket er designet med et planlagt utvalg på 150 mødre, noe som gjør at det endelige antallet forsøkspersoner med en estimert 40 % frafallsrate på grunn av screeningspositivitet er 90 (30 i hver intervensjonsgruppe) tatt i betraktning at det er sannsynlig at har frafall i oppfølgingsperioden. Mikrobiomdata er flerdimensjonale og binære utfall er ikke egnet for kraftanalyse.