Predykcja i zapobieganie zakażeniom krwi po przeszczepie nerki (PREDICT)

TŁO Szacuje się, że ponad 500 000 dorosłych w Danii żyje z przewlekłą chorobą nerek. Przewlekła choroba nerek może postępować, a najcięższą manifestacją przewlekłej choroby nerek jest niewydolność nerek. Przeszczepienie nerki (KTx) jest preferowanym leczeniem dla pacjentów z niewydolnością nerek ze względu na dłuższą oczekiwaną długość życia w porównaniu z innymi opcjami leczenia, w tym dializami

(1). Prawie 3500 osób w Danii żyje z przeszczepioną nerką, a każdego roku 250-300 osób otrzymuje KTx. Jednak KTx wiąże się z ryzykiem odrzucenia alloprzeszczepu, które występuje u ponad 20% biorców KTx i może prowadzić do niewydolności przeszczepu (2). Aby przeciwdziałać ryzyku odrzucenia przeszczepu, biorcy KTx otrzymują dożywotnie leczenie immunosupresyjne, które z kolei zwiększa ryzyko infekcji (3).

Infekcje są częste po KTx i mogą być poważnymi powikłaniami. Tak więc, częstość występowania jakiejkolwiek infekcji w pierwszym roku po KTx wynosi >80%, a infekcje są wiodącą przyczyną śmiertelności (4,5). Zakażenia krwi (BSI) są szczególnym problemem ze względu na wysoką śmiertelność, a BSI wiążą się ze zwiększonym ryzykiem niewydolności przeszczepu (6,7). Badacze wcześniej stwierdzili skumulowaną częstość występowania BSI u biorców KTx na poziomie 11,8% w pierwszym roku po przeszczepieniu, przy czym 30-dniowe BSI u biorców KTx są często wtórne do zakażeń dróg moczowych i zdominowane przez bakterie z rzędu Enterobacterales (6,8,9). Zakażenia dróg moczowych są najczęstszym powikłaniem infekcyjnym u biorców KTx, a ponad 20% biorców KTx ma nawracające zakażenia dróg moczowych (10). Badacze i inni wcześniej stwierdzili, że zakażenia dróg moczowych, starszy wiek, choroby współistniejące, ostre odrzucenia i neutropenia są czynnikami ryzyka BSI po przeszczepieniu (7,8). Aby zapobiegać BSI u biorców KTx, zaproponowano badania przesiewowe w kierunku bakteriurii. Jednak randomizowane badanie kliniczne, które objęło 112 biorców KTx, nie wykazało wpływu powszechnych badań przesiewowych w kierunku bakteriurii i systematycznego leczenia bezobjawowej bakteriurii na częstość występowania odmiedniczkowego zapalenia nerek (11). Ponadto, American Society of Transplantation (AST) Infectious Diseases Community of Practice zaleca ograniczenie badań przesiewowych w kierunku bezobjawowej bakteriurii u biorców KTx do pierwszego miesiąca po przeszczepieniu ze względu na brak dowodów na skuteczność (12). Podsumowując, powszechne badania przesiewowe w kierunku bakteriurii nie działają, a nowe metody zapobiegania BSI u biorców KTx są bardzo potrzebne. Zajmiemy się tą luką w wiedzy, stosując podejście oparte na ryzyku, w którym identyfikujemy i leczymy osoby wysokiego ryzyka.

GŁÓWNY CEL I NOWATORSTWO Badacze przeprowadzą ogólnokrajowe wieloośrodkowe randomizowane podwójnie ślepe badanie kontrolowane placebo, aby przetestować efekt profilaktycznego piwmekilinamu u biorców KTx wysokiego ryzyka (n=150) na częstość występowania BSI w pierwszych 6 miesiącach po przeszczepieniu.

Biorcy KTx wysokiego ryzyka zostaną wybrani przy użyciu już opracowanego modelu predykcyjnego w celu identyfikacji biorców KTx z częstością występowania BSI na poziomie 25% w pierwszym roku po przeszczepieniu. To podejście nie było wcześniej badane, a badanie jest bardzo nowatorskie, z dużym potencjałem zapobiegania BSI i poprawy zdrowia biorców KTx.

GŁÓWNA HIPOTEZA Badacze zakładają, że zastosowanie celowanej profilaktyki antybiotykowej u biorców KTx wysokiego ryzyka zmniejszy częstość występowania BSI po przeszczepieniu.

PROJEKT BADANIA Badanie jest ogólnokrajowym wieloośrodkowym randomizowanym podwójnie ślepym badaniem kontrolowanym placebo. Uczestnicy są randomizowani indywidualnie w stosunku alokacji 1:1, warstwowo według ośrodków badawczych. Dane kliniczne będą uzyskiwane z rejestrów krajowych, rejestru Scandiatransplant oraz z dokumentacji pacjenta, a mikrobiologia z duńskiej bazy danych mikrobiologicznej MiBa (13).

MIEJSCE BADANIA Badanie jest zakotwiczone w Rigshospitalet i będzie prowadzone we wszystkich trzech ośrodkach w Danii odpowiedzialnych za KTx: Rigshospitalet, Aarhus University Hospital i Odense University Hospital. Uczestnicy będą rekrutowani podczas wizyt kontrolnych w tych ośrodkach.

KRYTERIA KWALIFIKACJI Kryteria włączenia: Dorośli (>18 lat) biorcy KTx z wysokim ryzykiem BSI w pierwszym roku po KTx. Biorcy wysokiego ryzyka BSI będą definiowani jako biorcy należący do grupy z przewidywaną częstością występowania BSI na poziomie 25% w pierwszym roku po przeszczepieniu według modelu predykcyjnego.

Kryteria wyłączenia: Biorcy, którzy nie mogą wyrazić świadomej zgody lub mają przeciwwskazania do leczenia piwmekilinamem, w tym alergię na antybiotyki beta-laktamowe.

INTERWENCJA BSI w pierwszym roku po KTx są głównie powodowane przez bakterie z rzędu Enterobacterales (6,8,9), a w naszym ośrodku >65% wszystkich BSI jest powodowanych przez Enterobacterales (RYS.2B, 8). Leczeniem z wyboru w Danii są antybiotyki beta-laktamowe obejmujące bakterie Gram-ujemne, takie jak piwmekilinam. Pomimo narastających problemów z beta-laktamazami o rozszerzonym spektrum (ESBL), ponad 80% Enterobacterales w naszym ośrodku jest wrażliwych na piwmekilinam. W tym badaniu badacze wybrali zatem piwmekilinam jako interwencję. Czas trwania interwencji jest oparty na częstości występowania BSI w KTx w Rigshospitalet w latach 2010-2019. Interwencja rozpocznie się miesiąc po przeszczepieniu, ponieważ wielu biorców KTx otrzymuje profilaktyczne antybiotyki bezpośrednio po przeszczepieniu, a skład patogenów jest bardziej zróżnicowany w pierwszym miesiącu, z mniejszą liczbą bakterii wrażliwych na piwmekilinam (8).

Miesiąc po przeszczepieniu, 150 biorców wysokiego ryzyka zostanie zrandomizowanych 1:1 do:

• Grupy interwencyjnej (n=75), która będzie otrzymywać piwmekilinam 400 mg raz dziennie od 1 do 6 miesiąca po przeszczepieniu.
• Grupy kontrolnej (n=75), która będzie otrzymywać placebo raz dziennie od 1 do 6 miesiąca po przeszczepieniu.

WYNIKI

Pierwszorzędowym wynikiem jest BSI wywołane przez Enterobacterales w pierwszych 1-6 miesiącach po przeszczepieniu. Wyniki drugorzędowe obejmują poniższe i są oceniane w 6 miesiącu po przeszczepieniu, chyba że zaznaczono inaczej:

• Poważne wyniki: Śmiertelność z wszystkich przyczyn, hospitalizacje oraz utrata przeszczepu lub zmniejszenie funkcji przeszczepu o 50% mierzone jako eGFR.
• Wyniki infekcyjne: Zakażenia dróg moczowych wywołane przez Enterobacterales oraz częstość występowania wszystkich zakażeń dróg moczowych i BSI.
• Wyniki związane ze stosowaniem antybiotyków: Częstość występowania infekcji wielolekoopornymi organizmami lub Clostridium difficile (C. diff).
• Poważne zdarzenia niepożądane zgodnie z wytycznymi International Council of Harmonisation-Good Clinical Practice (ICH-GCP).
• Wyniki związane z pacjentem: Jakość życia zgłaszana przez pacjenta (14).

Obawą przy stosowaniu długotrwałych antybiotyków jest rozwój oporności. Jako wynik eksploracyjny, badacze określą wpływ piwmekilinamu na mikrobiom i rezystom moczowy, aby dalej ocenić subkliniczne zmiany w mikrobiomie i oporności.

UCZESTNICY I PROJEKT BADANIA (RYS. 1) Kwalifikacja do badania jest oceniana miesiąc po przeszczepieniu, kiedy to biorcy wysokiego ryzyka są włączani i randomizowani.

Uczestnicy badania będą obserwowani przez 5 miesięcy po włączeniu (do 6 miesięcy po przeszczepieniu).

Uczestnicy badania będą mieli trzy wizyty badawcze: przy włączeniu, po dwóch miesiącach i po 5 miesiącach.

Posiewy moczu z wzorami oporności będą pobierane na wszystkich trzech wizytach.

Dodatkowo:

1. Przy włączeniu uczestnicy odpowiedzą na kwestionariusz dotyczący jakości życia (14). Dodatkowo, badanie dokumentacji pacjenta.
2. Po dwóch miesiącach zostanie ocenione przestrzeganie zaleceń dotyczących leczenia badawczego i potencjalne skutki uboczne.
3. Po pięciu miesiącach wszyscy uczestnicy odpowiedzą na kwestionariusze dotyczące jakości życia (14), przestrzegania zaleceń i skutków ubocznych.

Badanie dokumentacji pacjenta pod kątem funkcji przeszczepu, leków, epizodów odrzucenia, mikrobiologii (BSI, zakażenia dróg moczowych, organizmy wielolekooporne i C. diff) oraz śmiertelności z wszystkich przyczyn i hospitalizacji będzie przeprowadzane na początku badania i podczas wizyty po 5 miesiącach.

MIKROBIOM I REZYSTOM Na początku badania i podczas wizyty po 5 miesiącach, 5 ml moczu ze środkowego strumienia zostanie pobrane do oceny mikrobiomu i rezystomu. Metagenomiczne DNA zostanie wyizolowane przy użyciu zestawu Qiagen Biostic Bacteremia Kit i zostanie przeprowadzone sekwencjonowanie metagenomiczne typu shotgun. Po ekstrakcji DNA i przygotowaniu bibliotek Illumina, sekwencjonowanie zostanie przeprowadzone na Illumina NovaSeqXPlus w Norwegian Sequencing Centre w Oslo, Norwegia. Odczyty metagenomiczne będą przetwarzane jak opisano (15). Różnorodność i charakterystyka funkcjonalna mikrobiomów jelitowych i moczowych: Badacze ocenią wpływ piwmekilinamu na globalny skład taksonomiczny mikrobiomu moczowego przy użyciu sekwencjonowania metagenomicznego typu shotgun. Profilowanie taksonomiczne będzie przeprowadzane za pomocą MetaPhlAn, a profilowanie funkcjonalne i ścieżek metabolicznych za pomocą HUMAnN3. Alfa różnorodność mikrobiologiczna będzie kwantyfikowana przy użyciu czterech indeksów: bogactwa, Shannona, Simpsona i Giniego. Beta różnorodność będzie oceniana przy użyciu zarówno ważonych, jak i nieważonych metryk odległości UniFrac, jak wcześniej opisano (16).

Rezystom moczowy będzie profilowany przy użyciu komplementarnych podejść na poziomie odczytów i rozwiązań genomowych. Na poziomie odczytów, profilowanie rezystomu będzie przeprowadzane za pomocą ARGs-OAP v3.0 i bazy danych Structured Antibiotic Resistance Gene (SARG) (17), która klasyfikuje geny oporności na antybiotyki (ARG) według typu i podtypu. Obfitości ARG będą normalizowane do obfitości genu 16S rRNA.

WIELKOŚĆ PRÓBY I MOC Badacze opracowali model predykcyjny składający się z wieku, płci, rodzaju indukcyjnego leczenia immunosupresyjnego oraz zakażeń dróg moczowych w pierwszych miesiącach po KTx. Ten model może zidentyfikować podgrupę biorców KTx wysokiego ryzyka z częstością występowania BSI na poziomie 25% w pierwszym roku po KTx w porównaniu z grupą niskiego ryzyka na poziomie 6%. W okresie interwencji (2-6 miesięcy po KTx), częstość występowania w grupie wysokiego ryzyka wynosi 23%. Profilaktyka antybiotykami jest zazwyczaj bardzo skuteczna, a na podstawie wcześniejszych BSI u biorców KTx (8), badacze spodziewają się 76% redukcji BSI w pierwszych 2-6 miesiącach. Dla porównania, stosowanie Bactrimu zmniejsza występowanie Pneumocystis jirovecii o 85%. Zakładając częstość występowania BSI na poziomie 23% u biorców wysokiego ryzyka w 2-6 miesiącach po KTx oraz alfa 0,05 (dwustronne), badacze będą w stanie wykryć spadek o 76% przy 61 biorcach w każdej grupie (łącznie n=122) z mocą (1-beta) 0,80. Aby uwzględnić wypadnięcia z badania oraz roczne przeżycie pacjenta i przeszczepu na poziomie odpowiednio 98% i 96% (8,15), badacze planują włączyć 75 biorców do każdej grupy (łącznie 150).

STATYSTYKA Pierwszorzędowe wyniki (częstość występowania BSI wywołanego przez Enterobacterales) będą obliczane zarówno w analizie zamiaru leczenia, jak i w analizie per-protocol przy użyciu testu Graya dla różnic w skumulowanych częstościach występowania.

Dodatkowo, badacze przeprowadzą analizy zamiaru leczenia dla wyników drugorzędowych.

Plany analiz statystycznych zostaną określone i udostępnione publicznie przed analizą danych.

Plany analiz statystycznych będą obejmować listy kowariancji, ocenę drugorzędowych miar skuteczności, dodanie potencjalnych interakcji i analiz podgrup. Dane wyjściowe będą opisane według grup leczenia, a badacze rozważą zmienność odpowiedzi na leczenie w zależności od miejsca rekrutacji.