文獻分享 | 噬菌體療法聯合抗生素使用不影響葡萄球菌感染患者的腸道菌群-技術前沿-資訊-生物在線

文獻分享 | 噬菌體療法聯合抗生素使用不影響葡萄球菌感染患者的腸道菌群

作者:上海阿趣生物科技有限公司 2021-11-17T15:20 (訪問量:10782)

ng: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; overflow-wrap: break-word !important; font-size: 13px;">參考文獻:
【1】Mu A, McDonald D, Jarmusch AK, et al. Assessment of the microbiome during bacteriophage therapy in combination with systemic antibiotics to treat a case of staphylococcal device infection. Microbiome. 2021 Apr 14;9(1):92. doi: 10.1186/s40168-021-01026-9.
【2】
Giulieri SG, Holmes NE, Stinear TP, Howden BP. Use of bacterial whole- genome sequencing to understand and improve the management of invasive Staphylococcus aureus infections. Expert Rev Anti Infect Ther. 2016; 14(11):1023–36. https://doi.org/10.1080/14787210.2016.1233815.
【3】
World Health Organization. Antimicrobial Resistance: Global Report on Surveillance 2014. http://www.who.int/drugresistance/documents/surveilla ncereport/en/ Accessed on 22 July 2019.
【4】Schooley RT, Biswas B, Gill JJ, et al. Development and use of personalized bacteriophage-based therapeutic cocktails to treat a patient with a disseminated resistant Acinetobacter baumannii infection. Antimicrob. Agents Chemother. 2017;61(10):e00954–17. https://doi.org/10.1128/AAC. 00954-1.
【5】Aslam S, Lampley E, Wooten D, et al. Lessons learned from the first 10 consecutive cases of intravenous bacteriophage therapy to treat multidrug- resistant bacterial infections at a single center in the United States. Open Forum Infect Dis. 2020;7(9):ofaa389. https://doi.org/10.1093/ofid/ofaa389.
【6】Aslam S, Pretorius V, Lehman SM, Morales S, Schooley RT. Novel Bacteriophage therapy for treatment of left ventricular assist device infection. J Heart Lung Transplant. 2019;38(4):475–6. https://doi.org/10.1016/ j.healun.2019.01.001.

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文章標題:
Assessment of the microbiome during bacteriophage therapy in combination with systemic antibiotics to treat a case of staphylococcal device infection
發表期刊:Microbiome
發表時間:2021年4月
影響因子:11.607


研究背景

對抗生素耐藥性增強的感染性細菌疾病是一個嚴重的全球健康問題。金黃色葡萄球菌(
Staphylococcus aureus)是一種常見的皮膚和前鼻孔共生菌,可引起一系列嚴重的人類疾病,從輕微的皮膚感染到危及生命的心內膜炎和敗血癥。金黃色葡萄球菌快速適應選擇性壓力(如抗生素)的能力因植入醫療器械上生物膜的形成而加劇[2]

隨著抗菌素耐藥性(antimicrobial resistance,AMR)發病率的增加和正在研發的新抗生素的減少,越來越需要考慮非抗生素替代品來治療嚴重的細菌感染[3],其中一種替代方法是使用細菌-噬菌體療法(Bacteriophage therapy,BT) [4,5]。噬菌體療法是治療嚴重細菌感染患者的一種抗微生物療法,然而臨床使用噬菌體治療對宿主微生物群的影響尚不清楚。

本研究課題組采用在2014年曾報道過 的一例65歲男性因非缺血性心肌病植入左心室輔助裝置(LVAD)的病例。之后,該男性在2015年盡管多次手術清創和延長靜脈(IV)抗生素療程,他還是出現了持續的金黃色葡萄球菌LVAD感染,并伴有胸骨骨髓炎和復發性菌血癥。感染持續存在,導致無法進行心臟移植手術,因此患者接受了BT治療,對2018年4月啟動的抗生素作為輔助治療[6]。

三種抗葡萄球菌噬菌體(AB-SA01;NCT03395769;Armata Pharmaceuticals)的藥物劑量為3×109菌斑形成單位,患者每12小時靜脈給藥,持續28天?;颊咄瑫r靜脈注射頭孢唑林2g/8h,口服米諾環素100mg,每日2次[6]。值得注意的是,該患者在開始BT前已靜脈注射頭孢唑林2.5個月;此外他在過去大約2.5年內長期靜脈注射多種IV抗生素。患者在接受BT結合抗生素28天后,胸骨傷口細菌培養轉陰,且患者在BT治療結束一周內成功地進行了心臟移植手術[6]。


研究結果


本研究采用的組學研究技術路線如下:
1.Amplicon 16S rRNA基因測序+Shotgun宏基因組測序+代謝組學
在整個BT治療期間,患者親自收集糞便、皮膚、唾液樣本用于上述組學檢測;腸道糞便、唾液和皮膚(鼻腔、腋窩和前額)的樣本中,除糞便標本每日1次外,其他樣本每12h采集一次。第一組患者標本在開始BT后24小時內采集,并延長至噬菌體治療后7天(即心臟移植手術前一天)。

2.噬菌體QPCR檢測
在給藥前和給藥后15、30和60分鐘收集每周血清樣本,對噬菌體進行定性PCR?;颊哐逯惺删wDNA濃度的終點PCR顯示,三種AB-SA01噬菌體在整個治療過程中都存在;每個噬菌體在第29天預劑量收集時濃度達到峰值:J-Sa36為71.2ng/PCR反應,Sa83為166 ng/PCR反應,Sa87為10.8ng/PCR反應。

如圖1A所示,根據各分組樣本微生物聚集現象能夠比較清晰判斷出病人不同類型來源樣本的微生態不一樣;如圖1B所示,鼻腔和糞便樣本Shannon指數沒有顯著差異,腸道和唾液微生物組 Shannon指數評分的變異水平較低,表明BT治療對腸道和口腔的間接損害最小;如圖1C所示,除了該患者樣本外,本研究為了確定患者微生物群中生物失調的嚴重程度,納入了健康的American Gut Project(AGP)和intensive care unit(ICU)微生物樣品進行分析,主要納入樣本有3部分:(I)來自AGP的沒有最近使用抗生素的健康參與者,(II)在過去一周內接觸過抗生素的AGP參與者,以及(III)重癥監護病房(ICU)參與者,可以發現噬菌體患者樣本與ICU和AGP的微生物組不同,與ICU組微生物譜的距離更近。


圖1. 患者不同部位的微生物譜、Shannon指數,及與AGP、ICU人群比較分析


如圖2A所示,對患者微生物組和代謝組的縱向分析,使用與基線(治療前)的成對距離計算和混合效應統計檢驗,發現腋窩皮膚(Skin)樣本隨時間的顯著變化,其余樣本類型隨著時間的推移相對不變;此外如圖3所示,log(葡萄球菌(Staphylococcus)/ 高度增殖的皮膚共生棒狀桿菌(Corynebacterium)
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