免疫相关结肠炎与粪便微生物失调相关,并可通过粪便微生物移植缓解

Immune-Related Colitis Is Associated with Fecal Microbial Dysbiosis and Can Be Mitigated by Fecal Microbiota Transplantation

作者信息Arielle Elkrief, Nicholas R Waters, Natalie Smith, Angel Dai, John Slingerland, Nathan Aleynick, Binita Febles, Pooja Gogia, Nicholas D Socci, Melissa Lumish, Paul A Giardina, Jamie E Chaft, Juliana Eng, Robert J Motzer, Robin B Mendelsohn, Kate A Markey, Mingqiang Zhuang, Yanyun Li, Zhifan Yang, Travis J Hollmann, Charles M Rudin, Marcel R M van den Brink, Jinru Shia, Susan DeWolf, Adam J Schoenfeld, Matthew D Hellmann, N Esther Babady, David M Faleck, Jonathan U Peled
PMID38108398
发布时间2024-03
DOI10.1158/2326-6066.CIR-23-0498

实验完整度

包含18例患者粪便宏基因组测序观察性分析及5例FMT病例系列,有临床和微生物组验证,但无动物模型或机制实验。

主要模型

18例irColitis患者粪便样本 32例无结肠炎对照粪便样本 HMP2公共数据集(CD、UC、nonIBD) 5例接受FMT的难治性irColitis患者

重点核对

irColitis组18例,无结肠炎组32例,HMP2数据集CD n=65、UC n=38、nonIBD n=27 粪便样本在MSK收集于Cary-Blair培养基中,剩余材料-80°C冻存 FMT使用OpenBiome的FMP-250(250 mL,25 g粪便),经结肠镜给药 宏基因组测序使用KAPA HyperPrep Kit和Illumina HiSeq,目标10-20×10^6 reads,100-bp paired-end 统计显著性设定为双尾p<0.05,使用Wilcoxon rank-sum检验和Fisher精确检验

摘要

由免疫检查点抑制剂(ICI)治疗诱导的结肠炎(称为irColitis)是癌症治疗中导致疾病的主要并发症。我们假设在irColitis发作时存在异常的粪便微生物组特征,并且通过来自健康供体的粪便移植恢复微生物组将减轻疾病严重程度。在此,我们展示了来自单中心18例irColitis患者的粪便微生物谱,其中5例接受了健康供体粪便微生物移植(FMT)。尽管在irColitis发作时收集的粪便样本与有胃肠道症状的对照组相比具有相当的α多样性,但irColitis以粪便微生物失调为特征。在多变量分析中,变形菌门的丰度与irColitis相关。五例对类固醇和生物抗炎剂难治的irColitis患者接受了健康供体FMT,其中五分之四的患者观察到irColitis症状的初始临床改善。两例随后在抗生素疗程后出现irColitis症状复发。两例均接受了第二次“补救”FMT,再次伴随irColitis的临床改善。总之,我们观察到在irColitis发作时存在明显的微生物群落变化。FMT在几例对类固醇和生物制剂难治的irColitis病例后伴随临床改善。应在前瞻性临床试验中进一步探索在免疫治疗毒性背景下恢复或预防微生物组失调的策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
irColitis发作时是否存在粪便微生物组异常,以及通过健康供体FMT恢复微生物组能否减轻疾病严重程度。
核心机制
irColitis与粪便微生物失调相关,表现为变形菌门(如Klebsiella)富集和Lachnospiraceae等减少;FMT可能通过恢复微生物组组成和减少结肠炎症细胞浸润来缓解irColitis。
主要证据
18例irColitis患者粪便宏基因组测序显示变形菌门富集与irColitis相关;5例难治性irColitis患者接受FMT后4例临床改善;1例患者FMT后结肠活检显示T细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和巨噬细胞减少。
研究意义
研究提示肠道微生物组参与irColitis病理生理,FMT可改善难治性irColitis,应在前瞻性临床试验中进一步探索恢复或预防微生物组失调的策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

irColitis患者粪便微生物组分析

验证irColitis发作时是否存在粪便微生物失调。

收集18例irColitis患者和32例无结肠炎对照的粪便样本,进行shotgun宏基因组测序,并与HMP2数据集比较。

2

FMT治疗难治性irColitis病例系列

评估健康供体FMT对类固醇和生物制剂难治性irColitis的临床效果。

5例难治性irColitis患者接受健康供体FMT(FMP-250),通过结肠镜给药,部分患者接受第二次补救FMT。

3

FMT前后结肠免疫浸润分析

评估FMT对结肠免疫微环境的影响。

对1例患者FMT前和FMT后250天的结肠活检进行多重免疫荧光染色,分析T细胞、巨噬细胞等免疫细胞。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Cary-Blair培养基Thermo Fisher ScientificCM0519B
DAPIInvitrogenH1399
ProLong Gold抗淬灭封片剂InvitrogenP36930
交换引发剂UltivueULT00133
交换中和剂UltivueULT00131
Akoya抗体稀释液/封闭液AkoyaARD1001
Akoya AR9缓冲液AkoyaAR900250ML
Opal染料520、570、650和780Akoya--
KAPA HyperPrep试剂盒Roche07962363001
Illumina HiSeq测序系统Illumina--
FMP-250粪便制剂OpenBiome--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
粪便样本采集与处理
样本收集时间窗口(ICI暴露后100天内)、保存条件(Cary-Blair培养基,-80°C冻存)
阅读提示:Methods中的Sample collection小节
宏基因组测序
测序深度(中位16.2M reads)、文库制备试剂(KAPA HyperPrep Kit)、测序平台(Illumina HiSeq)
阅读提示:Methods中的Metagenomic shotgun sequencing and analysis小节
FMT治疗
FMT材料来源(OpenBiome)、剂量(250 mL,25 g粪便)、给药方式(结肠镜)、重复FMT标准(至少7天无改善)
阅读提示:Methods中的FMT treatment小节
多重免疫荧光
抗体组合、染色轮次、成像设备(Zeiss AXIO Scanner)、分析软件(Halo)
阅读提示:Methods中的Multiplex immunofluorescence小节及Supplementary Tables S1和S2