FMT för att utrota tarmkolonisering av karbapenemresistenta Enterobacteriaceae (FMT_CRE)

Antibiotikaresistens (AR) är ett kritiskt hot mot folkhälsan och en av 2000-talets största utmaningar. Enligt en uppskattning av 2019 har nästan 700 000 infektioner och 33 000 hänförliga dödsfall från multiresistenta bakterier (MDRB) inträffat i Europa under 2015. Trots specifika ingrepp, inklusive antibiotikaförvaltningsåtgärder och AR-övervakningsprogram, har denna börda nästan fördubblats sedan 2007 och är högst för infektioner orsakade av tarmbakterier. Mag-tarmkanalen är en stor reservoar för MDRB, och tarmmikrobiotan kan hysa en samling av AR-gener, som kallas tarmresistom. Det finns allt fler bevis för att frisk tarmmikrobiota kan förhindra kolonisering av MDRB genom mekanismer för koloniseringsresistens, inklusive konkurrens, produktion av antimikrobiella peptider, immunreglering. Denna skyddsmekanism kan dock försämras av terapier som förändrar tarmens mikrobiota (t. antibiotika). Återställandet av frisk tarmmikrobiota genom fekal mikrobiotatransplantation (FMT) kan leda till utrotning av antibiotikaresistenta bakterier. Efter att ha blivit en standardbehandling för Clostridioides difficile-infektion har FMT undersökts vid flera sjukdomar, och preliminära icke-randomiserade rapporter tyder på att det skulle kunna vara ett lovande behandlingsalternativ för att utrota MDRB, men etablerade bevis, såväl som mekanismer som underbygger denna terapeutiska väg, är fortfarande inte tillgänglig. Vi antar att 1) ​​FMT från donatorer med begränsad närvaro av AR-gener kan vara effektivare än placebo för att utrota intestinal MDRB (med fokus på karbapenem-resistenta Enterobacteriaceae) och 2) mikrobiella egenskaper hos donatorer och patienter kan reproducerbart associeras med klinisk effekt och clearance av AR-gener. Våra resultat kommer att bana väg för utveckling av effektiva, riktade mikrobiombaserade terapier mot MDRB, vilket minskar bördan av AR, med avsevärda fördelar för sjukvårdssystemen.

De utökade syftena med denna studie är:

• Att identifiera FMT-donatorer med begränsad närvaro av AR-gener och lagra avföring för FMT
• För att bedöma effektiviteten av FMT för att utrota intestinal MDRB (karbapenem-resistenta Enterobacteriaceae) och samla avföringsprover för multi-omics analys
• Att karakterisera det fekala mikrobiomet (bakteriom, virom, mykobiom), resistom, hos donatorer och patienter före och efter FMT, för att associera mikrobiella profiler med eliminering av AR-gener och klinisk effekt, och identifiera de mikrobiella egenskaper som påverkar det

Utredarna kommer att utföra en placebokontrollerad, dubbelblind, randomiserad prövning av donator FMT vs placebo FMT på bärare av CRE. Patienter kommer att rekryteras bland de som hänvisas till polikliniken för infektionssjukdomar vid Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli". Patienter med alla inklusionskriterier och inget av uteslutningskriterierna (detaljerade i det specifika avsnittet på denna webbplats) kommer att övervägas för denna studie.

Innan randomiseringen kommer demografiska data att samlas in av infektionspersonalen. Dessutom kommer patienterna att upprepa rektalpinne och avföringsodling.

Dessutom kommer patienter att uppmanas att ge avföringsprover som ska samlas in i en steril, förseglad behållare och förvaras vid -80°C för metagenomisk bedömning av tarmmikrobiom och meta-transkriptombedömning av mikrobiologipersonalen.

Efter baslinjebedömningar kommer patienterna att slumpmässigt tilldelas en av följande behandlingsgrupper:

• Donator FMT (D-FMT)
• Placebo FMT (P-FMT) Patienter i båda grupperna kommer att genomgå en enda FMT-procedur genom koloskopi. Varje patient i donator-FMT-gruppen kommer att få avföring från en enda donator. Placebo FMT kommer att göras av 250 ml vatten.

Donatorer kommer att rekryteras bland friska individer, enligt internationella riktlinjer och enligt den nya rekommendationen som infördes genom omorganisationen av fekal mikrobiotatransplantation under covid-19-pandemin. Endast donatorer med en historia av begränsad antibiotikaanvändning (<5 antibiotikakurer kortare än 10 dagar) kommer att väljas för resistomanalys, och endast de tre donatorerna med den lägsta andelen AR-gener kommer slutligen att registreras. Varje donator kommer att uppmanas att donera ofta (>7 alikvoter/donator) och inom en begränsad tidsram (3 månader) för att minimera risken för förändringar i intestinala AR-gener. Utvalda donatorer kommer att uteslutas om de kommer att genomgå antibiotikabehandlingar inom donationsperioden.

Trettiosex patienter med tarmkolonisering av CRE kommer att registreras, baserat på provstorleksberäkning. Informerat samtycke kommer att samlas in från alla patienter. Vid baslinjen kommer avföringsprover att samlas in för multiomics-analys. Patienterna kommer sedan att randomiseras till koloskopisk FMT eller placebo och kommer att följas upp vecka 1, 4 och 12 efter behandlingar. Vid varje besök kommer de att genomgå ett kliniskt besök och en rektalpinne för CRE, och avföringsprover kommer att samlas in och lagras för multi-omics-analys.

Studieresultat beskrivs i det specifika avsnittet på denna webbplats.

Statistisk analys kommer att utföras både på basis av intention-to-treat och per protokoll. Skillnader mellan grupper kommer att bedömas med ett tvåsidigt Wilcoxon-rangsummatest för kontinuerliga data och med Fishers exakta sannolikhetstest (med tvåsvansade P-värden) för kategoriska data.

För mikrobiomanalys kommer statistiska skillnader mellan gruppmedelvärden att beräknas med hjälp av ett tvåsidigt Wilcoxon-Rank Sum Test, genom R statistisk mjukvarupaket (R Core Team, Wien, Österrike).

Maskininlärningsmodeller kommer att användas för att identifiera och reproducerbart karakterisera svars- och icke-svarares profiler. I synnerhet i en Python 3.9-miljö som använder scikit-learn (ver. 0.22.1), två oövervakade ML-algoritmer, nämligen K-means och Agglomerative Hierarchical Clustering, kommer att användas för att skapa patientkluster baserat på baslinjemikrobiomegenskaper, för att bedöma om ML kan identifiera distinkta mikrobiomprofiler associerade med klinisk respons och förändringar i AR-nivåer.