Är det vaginala mikrobiomet och metabolomet associerat med spontan prematur födelse (sPTB) i flerfaldiga graviditeter? (SPRUCE)

MOTIVERING FÖR NUVARANDE STUDIE

Bristen på bevis för nytta av någon form för förebyggande av sPTB i multipelgraviditeter innebär att nya tillvägagångssätt är brådskande nödvändiga för att ta itu med denna stora ojämlikhet i hälsa. Trots de växande bevisen angående både vaginalt mikrobiom och vaginal slemhinnemetabolom och dess associering med sPTB, har ingen studie analyserat dessa i multipelgraviditeter; varken avgöra någon skillnad mot singelgraviditeter eller utforska några unika samband med sPTB. Att upptäcka nya associationer kommer att underlätta vår förmåga att på ett tillförlitligt sätt förutsäga kvinnor som löper störst risk för sPTB och identifiera de som mest sannolikt kommer att dra nytta av screening och intervention.

Det övergripande syftet med denna studie är att bedöma det vaginala mikrobiomet i flerbördsgraviditeter för att fastställa om det skiljer sig från singelgraviditeter, genom att jämföra resultaten med vår stora och unika kohort av låg- och högriskslingor (Harris-Wellbeing Preterm Birth Centre). Dessutom kommer den metaboliska profilen av vaginalslemhinnan att utvärderas vid flerbördsgraviditeter, i samarbete med internationellt erkända medarbetare för att använda ny DESI MS-analys. Denna studie kommer att vara den första att utvärdera både den vaginala mikrobiomet och den vaginala mukosala metaboliska profilen i multipelgraviditeter och att utvärdera samband mellan den vaginala mikrobiomen, metabolomen och sPTB i en väl fenotypad multipelgraviditetspopulation. Dessutom kommer den här studien att utnyttja den unika kohorten av multipelgraviditeter genom att samla in blodprover och mätningar av livmoderhalsstyvhet för framtida explorativ analys, i slutändan med målet att utveckla en framgångsrik riskstratifieringsmodell för multipelgraviditeter.

FORSKNINGSFRÅGA/MÅL

Att bedöma det vaginala mikrobiomet i flerbördsgraviditeter jämfört med låg- och högrisk-singletongraviditeter och att utvärdera samband mellan vaginalmikrobiomet, vaginalmetabolomen och sPTB.

MÅL

SPRUCE-studien har följande övergripande mål:

• Att jämföra vaginalmikrobiomet för flerbördsgraviditeter med singelgraviditeter
• För att bedöma kopplingen mellan det vaginala mikrobiomet och sPTB i multipelgraviditeter
• För att bedöma kopplingen mellan den vaginala metabolomen och sPTB i multipelgraviditeter

STUDIEDESIGN OCH METODER FÖR DATAINSAMLING

En prospektiv kohortstudie på en plats av 120 kvinnor med flerbördsgraviditet. Höga vaginalprover, blodprovstagning och CL-mätning kommer att utföras vid 16- och 28-veckors graviditet. Cervikal stelhet kommer också att mätas vid 16 veckors graviditet (under provtagning). Vaginala pinnprover kommer sedan att samlas in vid början av förlossningen/induktion/före kejsarsnitt (C/S) hos kvinnor med intakta hinnor (se figur 1). Vaginala prover från alla kvinnor (n=120) kommer att karakteriseras av 16S rRNA-gensekvensering och kvantifiering, metabolomisk profilering, Candida kvantitativ PCR och FFN, och prover från PTB-fall (cirka 23) och matchade kontroller kommer dessutom att genomgå metagenomisk profilering. Blodprover kommer att lagras för framtida utforskande biomarkörer och proteomisk analys avseende prematur födelseförutsägelse och livmoderhalsstyvhetsmätningar kommer att registreras för framtida forskning om dess potentiella samband med för tidig födsel.

STUDERA DESIGN

Deltagarna kommer att rekryteras direkt från multipelgraviditetskliniken (MPC) vid LWH. Alla kvinnor gravida med tvillingar kommer att få ett patientinformationsblad när de bokar för mödravård och kommer att bjudas in att delta vid sitt första besök på MPC vid 16 veckors graviditet av en medlem av forskargruppen. Vid det här laget kommer de att få ytterligare muntlig information om studien och en möjlighet att ställa frågor. Om kvinnan går med på att delta kommer de att underteckna studiespecifika informerade samtyckesformulär och registreras på ett skräddarsytt elektroniskt datainsamlingssystem som kommer att generera ett unikt deltagaridentifikationsnummer. Kvinnor kommer att tillåtas så länge de vill bestämma om de vill delta i studien. Om en kvinna behöver ytterligare tid för att besluta sig för deltagande i studien kommer en ytterligare tid att erbjudas. Provtagning ordnas först när deltagaren har gett sitt samtycke.

Efter informerat samtycke kommer kvinnor att uppmanas att fylla i ett hälsofrågeformulär som ger information om moderns medicinska och kirurgiska historia, grundläggande demografi och socioekonomisk bakgrund. De kommer sedan att bli ombedda att ge höga vaginalprover och mätningar av livmoderhalsstelhet (via spekulumundersökning), blodprover och CL-mätningar (via transvaginalt ultraljud). Dessa bedömningar kommer att utföras vid 16 veckors graviditet. Vaginala pinnprover, blodprov och CL-mätning kommer att upprepas vid 28 veckors graviditet och ytterligare vaginala pinnprover kommer att samlas in vid början av förlossningen/induktion/före kejsarsnitt (CS) hos kvinnor med intakta hinnor. Före varje insamling av blod- och spekulumundersökning kommer patienterna att fylla i ett kort frågeformulär som anger om det finns aktuella mediciner, nyligen genomförd antibiotika- och/eller svampdödande behandling eller samlag. Om patienten har haft vaginalt samlag under de senaste 48 timmarna kommer provtagningen att skjutas upp till ett senare möte.

Om det finns tecken på en förkortad CL (<25 mm) efter 16 veckor kommer patienten att behandlas enligt lokala Liverpool Women's Hospital (LWH) policy. Deltagaren skulle inte uteslutas från forskningsstudien och planerade bedömningar skulle fortfarande äga rum.

För höga vaginalpinnar kommer patienten att genomgå en spekulumundersökning och pinnprover tas under direkt syn från den bakre fornixen. Om svabbar tas vid tidpunkten för förlossningen kommer de att utföras före digital vaginal undersökning. Cervikal stelhetsmätning kommer att göras samtidigt vid sidan av vaginalprover.

När de väl rekryterats kommer deltagarna att stanna kvar i studien fram till förlossningen (rutinmässigt senast 38 veckor i någon tvillinggraviditet) och utskrivning från sjukhus. Rutinmässiga kliniska data kommer att samlas in från alla deltagares anteckningar och elektroniska sjukhusjournaler för mödra- och neonatala resultat. Alla studiebesök kommer att sammanfalla med rutinvård och alla deltagande kvinnor kommer att få rutinmässig mödravård enligt NICEs riktlinjer för tvilling- och trillinggraviditet under hela graviditeten.

PROVSTORLEK

Multipelgraviditetskliniken vid LWH utför 100 CL-skanningar årligen. En rekryteringsgrad på 80 % skulle förväntas på grund av acceptansen av en CL-skanning. Under en 18-månadersperiod kan man därför förvänta sig konservativa 120 deltagare.

Baserat på den uppskattade frekvensen av prematura förlossningar <34 veckor på 19 % (LWH-data) ges en uppskattad precisionsnivå av ett standardfel eller 3,6 %, vilket betyder att den tidiga förlossningen bör uppskattas med ett 95 % konfidensintervall definierat av +-7% grad av precision. Vidare bör detta leda till cirka 23 prematura förlossningar inom observationskohorten, vilket kommer att möjliggöra multivariabla analyser inklusive 2 kovariater för att fastställa styrkan i sambandet mellan kliniska/demografiska faktorer av intresse mot tidig förlossningsfrekvens.

UTFALLSMÅTT

Det primära resultatet kommer att vara sPTB <34 veckors graviditet. Vaginala mikrobiotaprediktorer baserade på 16S rRNA-gensekvensering kommer att inkludera total vaginal bakteriell belastning; vaginal mikrobiota sammansättningstyp; och vaginal relativ förekomst och uppskattade koncentrationer av L. crispatus, L. iners, alla laktobaciller kombinerade, alla BV-anaerober kombinerade och alla patobionter kombinerade. Ytterligare prediktorer som mäts hos alla kvinnor kommer att inkludera vaginal Candida-jästkoncentration, FFN-koncentration och metabolomiska data med hjälp av 20-30 metabolomiska prediktorer som är av intresse baserat på resultaten från tidigare studier i singelgraviditeter av David MacIntyre et al, Imperial College London. I den kapslade fallkontrollstudien kommer ytterligare prediktorer att destilleras från metagenomikdata med hjälp av etablerade bioinformatiska pipelines.

Sekundära mödra- och neonatala resultat kommer att registreras för beskrivande analyser:

• Maternal utfall: PPROM, maternell infektion (kräver IV antibiotikabehandling vid misstänkt chorioamnionit), dräktighet vid förlossningen (<28 veckor/<32 veckor), förlossningssätt, PTB-behandling.
• Neonatala utfall: graviditetskomplikationer (TTTS/SFGR/TAPS), levande födelse, foster/neonatal död, födelsevikt, neonatal morbiditet (IVH/NEC/ROP), inläggning på NICU, respiratorberoende och ålder vid utskrivning på NICU.

STATISTISK METOD

Hela 16S mikrobiotadata (alla bakteriella taxa i alla prover) kommer först att visualiseras i värmekartor för alla kvinnor och för kvinnor med och utan sPTB. Data kommer sedan att sammanfattas för användning i biostatistiska etiologiska modeller genom att beräkna följande för varje enskilt prov: Uppskattade koncentrationer av L. crispatus, L. iners, alla laktobaciller kombinerade, alla BV-anaerober kombinerade, alla patobionter kombinerade, alla bakterier kombinerade ( från 16S-genen qPCR) och alla Candida-arter kombinerade (även genom qPCR); alfa-diversitet (Inverse Simpson-index); och mikrobiota sammansättningstyper genom hierarkisk klustring. Dessa mikrobiotavariabler kommer att testas en i taget med logistisk regression med födelseutfall som beroende variabel. Resultaten av dessa analyser kommer också att jämföras med resultaten från liknande analyser i våra redan existerande hög- och lågriskkohorter för prematura singelkullar (1).

Oövervakade och övervakade multivariatanalyser kommer att utföras på metagenom- och metabolomdatauppsättningarna. Efterföljande analys med användning av principal component analysis (PCA) kommer att användas för visualisering av allmänna klustringstrender och en Random Forest (RF) klassificerare kommer att användas för gruppdiskriminerande analyser. Riktade analyser av specifika DESI-MS-metaboliters egenskaper härledda från kort- och långkedjiga fettsyror och biogena aminer som tidigare har visat sig korrelera med vaginal mikrobiomsammansättning och immun/inflammatorisk aktiveringsstatus kommer också att utföras(2).