Probiotisk intervention för mikrobiommodifieringar och kliniska förbättringar vid Fragilt X-syndrom

En av de första hälsoindikatorerna, som återspeglar en individs livsstil och beteendetendenser, är den mänskliga tarmens mikrobiome och mikrobiota. Det mesta av mikrobiomets utveckling i det tidiga mänskliga livet, tillsammans med betydande förändringar i dess sammansättning, sker inom de första 2 till 3 åren av existens. Trots pågående studier, är en omfattande förståelse av tarmmikrobiotafunktionalitet ännu inte uppnådd, och dess potentiella inverkan på olika aspekter av hälsa och sjukdom är fortfarande ett komplext vetenskapligt pussel. En ökande mängd forskning fokuserar på det invecklade samspelet mellan tarmmikrobiomet och det centrala nervsystemet (CNS). Den dubbelriktade biokemiska signalvägen som förbinder mag-tarmkanalen och CNS kallas tarm-hjärnaxeln. Detta koncept har nyligen utökats till att omfatta "mikrobiota-tarm-hjärna-axeln" eller MGB-axeln, vilket belyser inblandningen av tarmmikrobiota i de biokemiska interaktionerna mellan dessa två system. Från och med födseln spelar kemikalier som frigörs av tarmmikrobiotan en avgörande roll för att forma hjärnans utveckling. Varje störning i denna dynamiska interaktion ökar signifikant potentialen för neuroutvecklingsstörningar (NDD). Dessutom indikerar nya data att tidig mikrobiell kolonisering av tarmkanalen spelar en roll för att reglera neurogenes i hippocampus. Dessutom, i samband med myelinisering, belyser en studie från Irland den potentiella involveringen av värdens mikrobiota i att kontrollera prefrontal cortex-myelinisering i is. Bakteriefria möss uppvisar ett ökat antal hypermyeliniserade axoner, åtföljda av uttalad uppreglering av gener associerade med myelinisering och myelinflexibilitet. Slutligen verkar metaboliterna som produceras av tarmmikrobiotan spela en roll för att upprätthålla integriteten hos värdens blod-hjärnbarriär och påverka paracellulär permeabilitet. Insikter från studier på musmodeller ger indikationer på att specifika metaboliter, såsom acetat, propionat och natriumbutyrat, är kopplade till justeringar i blod-hjärnbarriärens integritet. De föreslår att probiotika potentiellt skulle kunna återbalansera den mikrobiella sammansättningen i den mänskliga tarmen och därigenom spela en roll i terapi och förebyggande av psykiska problem som stress och ångeststörningar. Wang et al.s studie av probiotiska-prebiotiska effekter hos barn som diagnostiserats med autismspektrumstörning (ASD) avslöjade en minskning av patogena bakterier (Clostridium) och en ökning av fördelaktiga (som Bifidobacteriales), vilket resulterade i minskad ASD-allvarlighet och gastrointestinala bakterier. symtom. Denna dubbelriktade kommunikationsaxel, som involverar olika signalvägar, presenterar ett stort område för vidare utforskning. Interventioner som syftar till att modulera tarmmikrobiotan, såsom användningen av antibiotika, probiotika, prebiotika och potentiellt fekal mikrobiotatransplantation (FMT), kan potentiellt utöva inflytande över de kliniska egenskaperna och progressionen av NDD. De vanligaste typerna av probiotika inkluderar Saccharomyces boulardii-jäst, samt arter från grupperna Lactobacillus och Bifidobacterium. I kliniska prövningar visade probiotika potential vid behandling av ASD-liknande beteendefenotyper och GI-symtom samt sensoriska profiler hos barn med ASD. I en egyptisk studie som genomfördes på ett öppet sätt fick 30 barn med autism probiotikatillskott under en period av tre månader. Efter tillskottet visade analys av avföringsprover med polymeraskedjereaktion (PCR) en ökning av populationen av nyttiga bakterier, särskilt laktobaciller och bifidobakterier. Dessutom observerades anmärkningsvärda förbättringar i svårighetsgraden av autismsymtom bland deltagarna. Den här studien tyder på att probiotisk intervention kan lova som en kompletterande metod för att förbättra välbefinnandet hos individer med ASD. De observerade positiva effekterna på mikrobiell balans och symtomens svårighetsgrad pekar mot en potentiell väg för att utforska probiotikas roll för att förstärka behandlingsstrategier för autism. Probiotika och tarmmikrobiom vid fragilt X-syndrom (FXS). Tarmmikrobiomets roll i fragilt X-syndrom (FXS) är fortfarande till stor del outforskad. Såvitt vi vet har sambandet mellan FXS hos människor och tarmmikrobiota ännu inte utvärderats. Data erhållna från Fragile X Online Registry with Accessible Database (FORWARD) studie visade dock att konsumtion av sojabaserad modersmjölksersättning är associerad med ökad förekomst av autism, GI-problem, allergier och allvarligare autistiska beteenden relaterat till språk och själv- skadligt beteende hos individer med FXS. Det bör noteras att GI-problem var den vanligaste anledningen till att byta till sojabaserad modersmjölksersättning med en 25 % rapporterad användningsfrekvens i FORWARD-studiepopulationen, vilket är betydligt högre än den allmänna befolkningen. En av möjliga mekanismer bakom soja-inducerade effekter i ASD och FXS kan inkludera en förändrad tarmmikrobiom. Dessutom finns det flera prekliniska undersökningar som betonar rollen av dysbios och/eller probiotika i FXS-djurmodeller. Musen och den mänskliga mikrobiotan delar 89% likhet i övergripande bakteriesläkten, vilket betyder att resultatet bör vara realistiskt och överförbart mellan arter vid modellering av mänsklig sjukdom i djurmodeller. FXS är ett framträdande exempel på epigenetisk dysreglering och utgör den vanligaste monogena orsaken till och intellektuell funktionsnedsättning (ID) och autismspektrumstörning (ASD). Syndromet uppstår från en förlängd CGG-trinukleotidupprepningsexpansion som överstiger 200 upprepningar, vilket leder till transkriptionell inhibering på grund av hypermetylering av promotorn och upprepningsregionen inom 5'-UTR av den fragila X-budbärarribonukleoprotein 1 (FMR1)-genen. Den resulterande frånvaron eller minskat uttryck av den kodade genprodukten, FMRP, underbygger manifestationen av FXS. Den epigenetiska tystnaden av FMR1, medierad av DNA-metylering och histonmodifieringar som leder till FMRP-förlust, utökar dess inflytande över genomet och påverkar olika icke-kodande RNA. Följaktligen påverkar denna störning transkriptionen av flera gener som är avgörande för synaptisk plasticitet och neuronala funktioner, vilket bidrar till FXS-fenotypen. Studien som genomfördes 2022 jämförde de epigenetiska profilerna för två distinkta grupper av möss: en grupp som exponerades för Lactobacillus reuteri under sin prenatala utveckling, och en annan grupp som fick placebobehandling. Undersökningen fokuserade på 23 specifika gener kända för sin inblandning i neurologiska funktioner. Noterbart identifierades en betydande och statistiskt signifikant skillnad i metyleringsmönster mellan dessa två grupper. Det är viktigt att erkänna att de observerade skillnaderna i metylering potentiellt kan påverkas av genetiska variationer som är inneboende i musmodellen. Trots denna möjlighet får dessa fynd trovärdighet från de betydande skillnader som upptäckts mellan kontroll- och experimentgrupperna, som inkluderade slumpmässigt sorterade kullkompisar. Följaktligen var forskarna benägna att tillskriva dessa fynd till påverkan av en förändrad tarmmikrobiota, vilket antyddes av deras resultat.

2. Studietidsplaner Studien planerar att registrera 15 deltagare med FXS, i åldern 3-18 år. båda könen, under 1-årsperioden och slutföra alla studierelaterade aktiviteter senast i januari 2025. Under den 3-månaders studieperioden kommer försökspersonerna att delta i tre besök på Special Hospital for Cerebral Palsy and Developmental Neurology, Belgrad, screening/baseline, 6-veckors- och 3-månadersbesök. Dessutom kommer rutinmässiga telefonsamtal att göras en gång i veckan under den första månaden av studien. Denna testversion har en design på en webbplats. Alla resultat och data kommer att avidentifieras för att skydda forskningsobjektets konfidentialitet.

3.Mål Primärt mål

1. För att utvärdera effekten av probiotisk blandning som innehåller Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius och Bifidobacterium breve, administrerad oralt, en gång dagligen, i 12 veckor till barn med fragilt X-syndrom (FXS) i åldern 3-18 år. på deras beteende och hjärnans bearbetning.

   Sekundära mål

2. Bedömning av samband mellan: (i) mikrobiommodifieringar med probiotisk blandning som innehåller Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius och Bifidobacterium breve, administrerat oralt, en gång dagligen, i 12 veckor och (ii) beteendemanifestationer hos barn i åldern 3 till 18 år diagnostiserade med FXS.

3. Bedömning av sambandet mellan: (i) mikrobiommodifieringar med probiotisk blandning som innehåller Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius och Bifidobacterium breve, administrerat oralt, en gång dagligen, i 12 veckor och ii) hjärnbearbetning (a. händelserelaterat potentiellt tillvänjningsparadigm och social blickövervakning med hjälp av Eye Tracker; b. EEG-analys) hos barn i åldern 3 till 18 år diagnostiserade med FXS.

   Expiratoriskt mål 1. Analyser av mikrobiomets sammansättning och bedömning av dess förändringar och modifieringar (med probiotisk blandning som innehåller Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius och Bifidobacterium breve, administrerat oralt, en gång dagligen, i 12 veckor) som kan leda till klinik 4. Hypotes: Dagligen intervention med probiotisk blandning som innehåller Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius och Bifidobacterium breve kommer att leda till: (i) betydande mikrobiommodifieringar (ökad mångfald av tarmmikrobiota och förändringar i tarmmikrobiotans sammansättning i riktning mot nyttiga bakterier) och (ii) följaktligen till kliniska förbättring hos barn, båda könen, i åldern 3 till 18 år diagnostiserade med FXS under en 3-månaders behandlingsperiod.

4. Hypotes: Daglig intervention med probiotisk blandning som innehåller Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius och Bifidobacterium breve kommer att leda till: (i) betydande mikrobiommodifieringar (ökad mångfald av tarmmikrobiota och förändringar i tarmmikrobiotans sammansättning i riktning mot nyttiga bakterier) och (ii) följaktligen till klinisk förbättring hos barn, båda könen, i åldern 3 till 18 år diagnostiserade med FXS under en 3-månaders behandlingsperiod.
5. Studera design. Detta är en öppen prövning utan maskering, där varje deltagare får probiotika i 3 månader (12 veckor). Det blir en gruppuppgift. I detta tillvägagångssätt fungerar deltagarna som sina egna kontroller genom att mäta mikrobiomet och andra parametrar före och efter intag av probiotika. Denna design valdes eftersom individens mikrobiom är mycket personlig. Även inom en familj kan individer ha distinkta mikrobiomer. Den unika sammansättningen av en individs mikrobiom kan ha konsekvenser för effektiviteten av probiotika. Således kommer förändringar i analyser och poäng mellan baslinje och 3-månaders studieperiod att bedömas för alla. Specifikt kommer mikrobiommodifieringar som kan vara förknippade med förändringar i beteende och hjärnans bearbetning att undersökas. Studien kommer att godkännas av sjukhusets IRB.

Patienter (upp till 15 individer i åldern 3-18 år, båda könen) kommer att rekryteras och inkluderas i studien inom Fragile X Clinic vid Special Hospital for Cerebral Palsy and Developmental Neurology i Belgrad, Serbien (mer info på: https:// fragilex.org/our-research/fragile-x-clinics/international-support-clinics/#serbia). Vid baslinjen kommer en detaljerad sjukdomshistoria och fysisk och neurologisk undersökning att utföras, med alla mediciner och medicinska problem dokumenterade för alla deltagare. Under de första 4 veckorna kommer varje patient att få ett veckosamtal för att utvärdera tolerabiliteten av probiotikan och eventuella biverkningar (AE). Besök 2 kommer att organiseras efter 6 veckor och slutbesök 3 efter 12 veckors studieperiod. Eventuella förändringar av mediciner kommer också att dokumenteras vid besök. Undersökningen och dokumentationen av AE kommer att upprepas vid varje besök, medan CGI-I kommer att poängsätta vid besök 2 och slutbesök 3. Resultatmått kommer att upprepas vid det sista uppföljningsbesöket vid 3 månader/slut av behandlingen. Avföringsprover kommer att samlas in två gånger, vid baslinjen och vid sista besök. Analyser av mikrobiom kommer att utföras en gång, i slutet av studien, när alla prover samlas in och skickas till det valda laboratoriet. Det fullständiga schemat för alla studieprocedurer listas också i ett tabellformat nedan. Utvalda probiotika. Alla deltagare kommer att få en probiotisk blandning som innehåller: (i) Lactobacillus casei BL 2401 (40%), (ii) Lactobacillus salivarius BL 2201 (40%) (iii) Bifidobacterium breve BL 3406 (20%). Total mängd är 5 x 109 CFU i en HPMC-kapsel, vid slutet av hållbarheten. Dessa stammar är registrerade och bevarade i den franska nationella samlingen av kulturer av mikroorganismer (CNCM, Collection Nationale de Cultures de Microorganismes). De finns på EFSA:s QPS-lista (Qualified and Presumption of Safety) och anses vara säkra för användning i livsmedel och dietprodukter. Tack vare sina egenskaper kommer denna blandning av stammar för mänskligt bruk att fungera som ett hjälpmedel vid behandling av matsmältnings-, hud-, andnings- och neuroutvecklingsstörningar, i syfte att balansera immunsvaret och återställa tarmmikrobiotan och tarmbarriären. Genom genetisk kartläggning identifierades stammar enligt fenotypiska kriterier (morfologi, biokemiska tester, förhållanden under vilka de växer) men också enligt genotypiska kriterier (16S rDNA-sekvensering). I in vitro-studier för var och en av de tre specifika stammarna undersöktes och bestämdes följande: (i) resistens mot tillstånd i matsmältningskanalen; (ii) vidhäftning till tarmslemhinnaceller; (iii) överlevnadsförmåga och långsiktig stabilitet. (iv) frånvaro av genöverföring för antibiotikaresistens; (v) förmågan att stimulera utsöndringen av IL-10 och (vi) antagonism och hämning av tillväxten av patogena bakterier.

5. Data- och provhantering och konfidentialitet Försökspersoner kommer att rekryteras genom Fragile X-kliniken vid Specialsjukhuset för cerebral pares och utvecklingsneurologi, Belgrad, Serbien. Potentiella försökspersoner som är intresserade av att delta i studien kommer att förkontrolleras antingen via telefon eller på plats av forskargruppen. Detta kommer också att tillåta potentiella försökspersoner att ställa studierelaterade frågor och diskutera studien på djupet med forskargruppen. Granskningen av försökspersoners journaler är för begränsad information och endast för att fastställa behörighet. Uppgifterna härrör från kliniskt indikerade procedurer och det finns minimal risk för patienten. Endast forskare har tillgång till journaler. Utan en första granskning av journalen i screeningssyfte skulle det inte vara möjligt att identifiera potentiella försökspersoner och bekräfta deras tillämplighet för studiedeltagande. När behörighet har bekräftats kommer försökspersoner att kontaktas för att få deras tillstånd att få tillgång till och använda sin hälsoinformation för forskningen. Varje deltagares studieregister kommer att arkiveras i ett forskningsdiagram och ämnesinformation kommer att kodas för att skydda konfidentialitet. Alla sjökort kommer att förvaras i ett låst skåp eller ett låst filrum. De identifierare som används för att identifiera försökspersoner kommer att förvaras i låsta kontor och/eller låsta skåp, och den elektroniska databasen som innehåller personlig information kommer att förvaras på ett säkert datornätverk som endast är tillgängligt för PI:s forskargrupp. Vi kommer att använda REDCap-systemet (Research Electronic Data Capture) för datahantering. r. REDCap-systemet består av säkra, webbaserade applikationer som är tillräckligt flexibla för att användas för en mängd olika typer av forskning, ger ett intuitivt gränssnitt för användare att ange data och har realtidsvalideringsregler (med automatiserade datatyps- och intervallkontroller ) vid tidpunkten för inresan. Dessa system erbjuder enkel datamanipulation med granskningsspår för rapportering, övervakning och förfrågning av patientjournaler samt en automatiserad exportmekanism till vanliga statistiska paket (SPSS, SAS, Stata, R/S-Plus). Försökspersonernas hälsoinformation, tillsammans med identifierarna, kommer att förvaras hos utredaren tills studien avslutas eller när omedelbar tillgång inte längre krävs. Därefter kan informationen överföras till register för långtidslagring. När utredaren eller någon tillsynsmyndighet inte längre kräver informationen (men inte tidigare än 5 år), kommer dokumenten att strimlas på ett säkert sätt. All studiepersonal kommer att ha tillgång till studieregister, data och prover. Vid behov kommer åtkomst till studieregister och data att göras tillgängliga för representanter för IRB. Inskrivna försökspersoner kommer att göras medvetna om att studiepersonal och representanter för IRB kommer att ha tillgång till deras register. Detta kommer att ingå i samtyckesformuläret och kommer också att granskas noggrant under samtyckesprocessen. All forskarpersonal kommer att ha aktuell GCP-utbildning för utredare och personal som är involverad i forskning som involverar mänskliga försökspersoner. Dessutom kommer alla försök att göras för att säkerställa att personens personliga och medicinska information kommer att hållas privat; vi kan dock inte garantera total integritet. Försökspersonens personliga och medicinska information kan lämnas ut om det krävs enligt lag. Till exempel rapportera känslig information (som övergrepp mot barn) till lokala myndigheter vid behov. Resultaten och data avidentifieras för att skydda patientens konfidentialitet. Analysen av behandlingens effektivitet kommer att baseras på förändringar i analyser och poäng mellan baslinjen och 3-månaders studieperiod. Det valda endpointet vid 3 månader, baserat på preliminära data, ger en rimlig behandlingstid för att bedöma förändringar i responsen och/eller korrelationen mellan baslinje- och uppföljningsåtgärder. Data Safety and Monitoring Board (DSMB) är inte nödvändigt för sådan forskning där effekterna av probiotika kommer att undersökas. Data och/eller provbanksregister och dokument som hänför sig till genomförandet av denna studie, inklusive formulär för informerat samtycke, laboratorietestresultat och läkemedelsinventering, måste bevaras av huvudutredaren i minst 5 år efter avslutad eller avslutad studie, eller under den tid som krävs av relevanta nationella eller lokala hälsomyndigheter, beroende på vilket som är längst. Efter denna tidsperiod kan dokumenten förstöras, i enlighet med lokala bestämmelser. Register som överförs till en annan part kommer att avidentifieras. Avföringsprov Banking: Alla insamlade prover för mikrobiomanalyser kommer att avidentifieras och kommer endast att innehålla försökspersonens studie-ID-nummer och datum/tid för insamling. Biologiska prover kommer att behandlas, lagras och förstöras i enlighet med gällande protokoll för biologiska prover.

Återkallande av försökspersoner Alla försökspersoner och deras förälder/rättsligt auktoriserade vårdnadshavare kommer att informeras om att de är fria att dra sig tillbaka från deltagandet i denna studie när som helst, av vilken anledning som helst och utan fördomar. Alla rimliga försök bör göras av utredaren för att behålla försökspersonerna i studien; försökspersoner måste dock dras tillbaka från studien om de återkallar samtycke att delta. Utredaren måste försöka kontakta försökspersoner som misslyckas med att närvara vid schemalagda besök per telefon eller på annat sätt för att utesluta möjligheten att en AE är orsaken till tillbakadragandet. Om detta är orsaken måste AE dokumenteras, rapporteras och följas. Utredaren har också rätt att när som helst dra tillbaka försökspersoner från studien på grund av bristande terapeutisk effekt som är oacceptabla eller på annat sätt oacceptabel för försökspersonen, för oacceptabla eller oacceptabla biverkningar, interaktuell sjukdom, bristande efterlevnad av studieprocedurer, administrativa skäl, eller enligt utredarens mening för att skydda försökspersonens bästa. Om en försöksperson dras tillbaka innan studien slutförts, kommer orsaken till tillbakadragandet och datumet för avbrottet att registreras på lämpligt fallrapportformulär. Information som samlats in om en försöksperson som har avslutat studien i förtid, såväl som eventuella blod- och avföringsprover, kommer att bevaras för analys om inte försökspersonens vårdgivare specifikt ber om att denna information tas bort från analysen. Vårdgivare kommer både att informeras om detta som en del av samtyckesprocessen och även påminnas om detta vid tidig uppsägning.

Risker för försökspersoner De vanligaste förväntade riskerna på grund av deltagande i studien inkluderar ångest, frustration, trötthet eller förlägenhet under besvarande av frågeformulär, studiebedömningar och testning, såväl som under sjukdomshistoria och undersökning. Raster kommer att erbjudas till ämnen vid behov. Risker förknippade med blodtagningar inkluderar blåmärken, ömhet och liten risk för infektion vid nålens ingångsställe för blodtagningen. Denna sida kommer att rengöras noggrant före dragningen och en lämplig förband kommer att appliceras på området. Probiotika kan orsaka milda magproblem, särskilt de första dagarna när barnet börjar ta dem. Barn kan ha magbesvär, gaser, diarré. Dessa symtom försvinner vanligtvis efter att kroppen vant sig vid dem.

Veckotelefonsamtal under den första månaden kommer att göras av studiepersonal för att utvärdera förekomsten av biverkningar. .

Potentiella fördelar för försökspersoner De potentiella fördelarna med studiedeltagande är att försökspersoner med FXS: 1. kan uppleva en förbättring av fysisk hälsa, beteendesymtom och/eller kognitiva förmågor som ett resultat av behandling med probiotika; 2. kommer att genomgå neuropsykologiska bedömningar, vars resultat kan göras tillgängliga för deltagarnas familj på begäran. 3. kommer att få medicinska undersökningar som erbjuds genom studien. Dessutom kommer ett fullständigt blodprov att utföras som en del av denna studie. Deltagarna kommer att informeras om kliniskt signifikanta fynd från antingen den medicinska undersökningen eller CBC som är lämpligt4. kommer att få mikrobiomanalyser som erbjuds genom studien. Deltagarna kommer att informeras om kliniskt signifikanta fynd. 5. kommer att förstå att de bidrar till den vetenskapliga kunskap som kan leda till utvidgning av de riktade behandlingsalternativen för patienter med FXS.

Inga andra fördelar med deltagande förväntas.