FMT w celu wyeliminowania kolonizacji jelit przez oporne na karbapenemy Enterobacteriaceae (FMT_CRE)

Oporność na antybiotyki (AR) jest krytycznym zagrożeniem dla zdrowia publicznego i jednym z największych wyzwań XXI wieku. Według szacunków z 2019 r. w Europie miało miejsce prawie 700 000 zakażeń i 33 000 zgonów związanych z wielolekoopornymi bakteriami (MDRB). Pomimo konkretnych interwencji, w tym środków zarządzania antybiotykami i programów nadzoru AR, obciążenie to prawie podwoiło się od 2007 r. i jest najwyższe w przypadku zakażeń wywołanych przez bakterie jelitowe. Przewód pokarmowy jest dużym rezerwuarem MDRB, a mikroflora jelitowa może zawierać zbiór genów AR, zwanych opornościami jelitowymi. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że zdrowa mikroflora jelitowa może zapobiegać kolonizacji MDRB poprzez mechanizmy oporności na kolonizację, w tym współzawodnictwo, produkcję peptydów przeciwdrobnoustrojowych, regulację immunologiczną. Jednak ten mechanizm ochronny może zostać osłabiony przez terapie zmieniające mikroflorę jelitową (np. antybiotyki). Przywrócenie zdrowej mikroflory jelitowej poprzez przeszczep mikroflory kałowej (FMT) może prowadzić do wyeliminowania bakterii opornych na antybiotyki. Po tym, jak FMT stał się standardowym leczeniem infekcji Clostridioides difficile, badano go w kilku zaburzeniach, a wstępne nierandomizowane raporty sugerują, że może to być obiecująca opcja leczenia w celu wyeliminowania MDRB, ale ustalone dowody, a także mechanizmy leżące u podstaw tej ścieżki terapeutycznej są nadal niedostępne. Stawiamy hipotezę, że 1) FMT od dawców z ograniczoną obecnością genów AR może być skuteczniejsze niż placebo w zwalczaniu jelitowego MDRB (koncentrując się na opornych na karbapenemy Enterobacteriaceae) oraz 2) cechy mikrobiologiczne dawców i pacjentów mogą być w sposób powtarzalny powiązane ze skutecznością kliniczną i klirensem genów AR. Nasze wyniki utorują drogę do opracowania skutecznych, ukierunkowanych terapii opartych na mikrobiomie przeciwko MDRB, zmniejszając obciążenie związane z AR, przynosząc znaczne korzyści systemom opieki zdrowotnej.

Rozszerzone cele tego badania to:

• Aby zidentyfikować dawców FMT z ograniczoną obecnością genów AR i przechowywać kał dla FMT
• Ocena skuteczności FMT w zwalczaniu jelitowego MDRB (opornego na karbapenemy Enterobacteriaceae) i pobranie próbek kału do analizy multiomicznej
• Scharakteryzowanie mikrobiomu kałowego (bakteriom, wirusom, mykobiom), rezystomu dawców i pacjentów przed i po FMT, powiązanie profili mikrobiologicznych z klirensem genów AR i skutecznością kliniczną oraz zidentyfikowanie cech mikrobiologicznych, które na to wpływają

Badacze przeprowadzą jednoośrodkowe, kontrolowane placebo, podwójnie ślepe, randomizowane badanie kliniczne dawcy FMT w porównaniu z placebo FMT u nosicieli CRE. Gemelli”. Pacjenci spełniający wszystkie kryteria włączenia i żadne z kryteriów wykluczenia (wyszczególnione w odpowiedniej sekcji tej witryny internetowej) będą brani pod uwagę w tym badaniu.

Przed randomizacją dane demograficzne zostaną zebrane przez personel ds. chorób zakaźnych. Ponadto pacjenci będą powtarzać wymaz z odbytu i posiew kału.

Dodatkowo pacjenci zostaną poproszeni o oddanie próbek kału, które zostaną pobrane do sterylnego, szczelnego pojemnika i przechowywane w temperaturze -80°C w celu oceny metagenomicznej mikrobiomu jelitowego i oceny metatranskryptomu przez personel mikrobiologiczny.

Po ocenie wyjściowej pacjenci zostaną losowo przydzieleni do jednej z następujących grup leczenia:

• Dawca FMT (D-FMT)
• Placebo FMT (P-FMT) Pacjenci w obu grupach zostaną poddani pojedynczemu zabiegowi FMT w formie kolonoskopii. Każdy pacjent z grupy dawcy FMT otrzyma kał od jednego dawcy. Placebo FMT zostanie sporządzone z 250 ml wody.

Dawcy będą rekrutowani spośród osób zdrowych, zgodnie z międzynarodowymi wytycznymi i zgodnie z nową rekomendacją wynikającą z reorganizacji transplantacji mikrobioty kałowej w czasie pandemii COVID-19. Tylko dawcy z historią ograniczonego stosowania antybiotyków (<5 kursów antybiotyków krótszych niż 10 dni) zostaną wybrani do analizy rezystomicznej, a ostatecznie zapisani zostaną tylko trzej dawcy z najniższym odsetkiem genów AR. Każdy dawca zostanie poproszony o częste oddawanie (>7 porcji na dawcę) iw ograniczonym czasie (3 miesiące), aby zminimalizować ryzyko zmian w genach jelita AR. Wybrani dawcy zostaną wykluczeni, jeśli w okresie dawstwa zostaną poddani antybiotykoterapii.

W oparciu o obliczenie wielkości próby włączonych zostanie trzydziestu sześciu pacjentów z kolonizacją jelit przez CRE. Świadoma zgoda zostanie zebrana od wszystkich pacjentów. Na początku badania zostaną pobrane próbki kału do analizy multiomicznej. Pacjenci zostaną następnie losowo przydzieleni do kolonoskopii FMT lub placebo i będą obserwowani w 1, 4 i 12 tygodniu po leczeniu. Podczas każdej wizyty będą przechodzić wizytę kliniczną i wymaz z odbytu w kierunku CRE, a próbki kału będą pobierane i przechowywane do analizy multiomicznej.

Wyniki badania są szczegółowo opisane w odpowiedniej sekcji tej witryny.

Analiza statystyczna zostanie przeprowadzona zarówno na podstawie zamiaru leczenia, jak i na podstawie protokołu. Różnice między grupami zostaną ocenione za pomocą dwustronnego testu sumy rang Wilcoxona dla danych ciągłych oraz dokładnego testu prawdopodobieństwa Fishera (przy użyciu dwustronnych wartości P) dla danych kategorycznych.

W przypadku analizy mikrobiomu różnice statystyczne między średnimi grup zostaną obliczone przy użyciu dwustronnego testu Wilcoxon-Rank Sum Test za pomocą pakietu oprogramowania statystycznego R (R Core Team, Wiedeń, Austria).

Modele uczenia maszynowego zostaną wykorzystane do identyfikacji i powtarzalnego scharakteryzowania profili osób odpowiadających i osób nieodpowiadających. W szczególności w środowisku Python 3.9 przy użyciu scikit-learn (wer. 0,22,1), dwa nienadzorowane algorytmy ML, a mianowicie K-średnie i aglomeracyjne hierarchiczne grupowanie, zostaną wykorzystane do tworzenia klastrów pacjentów w oparciu o podstawowe cechy mikrobiomu, w celu oceny, czy ML może identyfikować odrębne profile mikrobiomu związane z odpowiedzią kliniczną i zmianami poziomów AR.