Matematični model razkriva tveganje za okužbo s SARS-CoV-2 po presaditvi fekalne mikrobiote

V svojem novem prispevku na bioRxiv* strežnik za prednatis, Ameriški raziskovalci iz neprofitne organizacije OpenBiome so z matematičnim modelom simulirali uporabnost različnih testnih strategij za vzorce iztrebkov in pokazali, da je verjetnost sproščanja darovanja mikrobiote iztrebkov s hudim akutnim respiratornim sindromom koronavirusa 2 (SARS-CoV-2) majhna ko se upošteva več pomembnih spremenljivk.

Novi koronavirus SARS-CoV-2 Barvna skenirajoča elektronska mikrofotografija apoptotične celice (zelena), močno okužena z delci virusa SARS-COV-2 (oranžna), izolirano iz vzorca bolnika. Slika na NIAID Integrated Research Facility (IRF) v Fort Detricku, Maryland. Zasluge:NIAID

SARS-CoV-2, povzročitelj pandemije moteče koronavirusne bolezni (COVID-19), se obravnava predvsem kot patogen dihal; vendar dokazi kažejo, da se lahko virus neodvisno razmnožuje v črevesju, povečuje verjetnost fekalno-oralnega prenosa.

To bi lahko bilo res pomembno vprašanje pri presaditvi fekalne mikrobiote, ki je proces prenosa blata iz zdravega darovalca v pacientovo črevo, da se obnovi črevesni mikrobiom. Trenutno, ta pristop je priporočljiv za pogoste bolnišnične okužbe z Clostridioides difficile in se trenutno raziskuje kot eksperimentalni pristop za številne druge pogoje.

Vendar pa kljub soglasju, da je treba darovalce fetalne mikrobiote pregledati na SARS-CoV-2, optimalna strategija za odkrivanje asimptomatskega prevoza med darovalci je še vedno nedosegljiva, medtem ko kombinacija preskusov še ni ocenjena ali primerjana.

Zato, raziskovalci iz OpenBiome (tj. neprofitna organizacija v Massachusettsu, ki upravlja javno banko blata in podpira razvite raziskave človeških mikrobiomov) je razvil matematični model okužbe s SARS-CoV-2 med darovalci fekalnih presadkov, ki simulira učinek različnih strategij testiranja.

Kvantificiranje preskusnega učinka na zmanjšanje prenosa SARS-CoV-2

V kratkem, ti znanstveniki so zgradili abstraktni model darovalcev presaditve fekalne mikrobiote, simulira njihov urnik darovanja, pojavnost okužbe s SARS-CoV-2, pa tudi potek bolezni COVID-19.

Poleg teh simulacij so bile upoštevane podoptimalna občutljivost in posebnost vsakega testa, da bi ocenili, koliko virusov negativnih in virusno pozitivnih donacij bi bilo ustrezno ali nezaželeno sproščenih, oz.

V skladu s tem zasnovani model je predstavil dva rezultata:število "resničnih negativnih", "sproščene donacije, negativne za virus, in število "lažno negativnih", "sproščene donacije, pozitivne na virus.

Posledično, zaželen pristop k presejanju bi sprostil številne donacije, negativne na virus, in le peščico donacij, ki bi bile pozitivne na virus, ali pa jih sploh ne bi bilo; po drugi strani, slaba strategija bi po nepotrebnem uničila vrsto virusov negativnih donacij ali sprostila številne donacije, pozitivne na virus.

"Model količinsko opredeli učinek strožjega testiranja na zaželeno zmanjšanje potencialno nalezljive bolezni, donacije, pozitivne na virus, predelane v material za presaditev fekalne mikrobiote in sproščene za uporabo, pa tudi nezaželeno zmanjšanje sproščenih donacij, negativnih na viruse ", avtorji študije povzemajo svoj metodološki pristop.

Število sproščenih donatorsko negativnih in pozitivnih donacij (stolpci, os x) med simulacijami (os y) za različne dnevne pojavnosti (vrstice, okužbe na osebo na dan) pri uporabi različnih strategij testiranja (barve). Brisi so vedno v 14-dnevnih intervalih, serologija pa v 60-dnevnih intervalih. Preskusi blata se izvajajo v 14-dnevnih presledkih, 28-dnevni intervali, ali za vsako donacijo.

Ključni parametri:darovalni interval, specifičnosti testa in pojavnost virusa

Število sproščenih darovanj z virusom in virusom negativno se je med simulacijami razlikovalo in je bilo odvisno od strategije testiranja in pojavnosti okužbe. V kratkem, najbolj občutljive strategije so bile tudi najmanj specifične.

"Na splošno, bolj občutljive strategije so izdale manj virusov pozitivnih darovanj, hkrati pa so donatorje predčasno odstranile zaradi lažno pozitivnih rezultatov in so zato na darovalca izdale manj donacij, negativnih na virus, "so dodatno pojasnili avtorji študije.

Poleg tega, razlika v tveganju sproščenega virusa pozitivnega materiala pri primerjavi najbolj in najmanj strogih strategij je bila enakovredna učinku 100-kratne spremembe dnevne incidence SARS-CoV-2.

Ko je bila opravljena analiza občutljivosti, parametri, ki so bili močno povezani z dvema zgoraj navedenima rezultatoma, so bili intervali darovanja (tj. daljši interval je prinesel manj donacij, negativnih na virus), značilnosti treh testov (tj. več darovanj, negativnih na virus, izdanih z uporabo posebnih testov), in pojavnost SARS-CoV-2 (tj. večja incidenca povezana z več sproščenimi donacijami virusa).

Preverjanje vrednosti modela

Moč te analize je v njeni kvantitativni obravnavi perečega kliničnega vprašanja. Še vedno, vse kvantitativne napovedi modela je treba obravnavati kot smernice za klinično sklepanje in ne kot jasne in nedvoumne napovedi.

Poleg tega preverjanje tega modela se lahko izkaže za precej zahtevno, ker možnost fekalno-oralnega prenosa SARS-CoV-2 ni bila potrjena, in ni "zlatega standarda" za odkrivanje tega virusnega povzročitelja v vzorcih blata. Prav tako, mnoge predpostavke v modelu morda ne bodo več uporabne.

"Čeprav so ti rezultati spodbudni, ponovno opozarjamo, da so odvisni od številnih predpostavk o kakovosti testiranja in epidemiologiji SARS-CoV-2, ki bodo izboljšane v prihodnjih mesecih ", pravijo avtorji študije.

Kljub temu pa metoda je resnično dragocena pri ocenjevanju tveganj prenosa v tej pandemiji. Poleg tega, ta pristop se lahko uporabi kot predloga za oceno preskusnih strategij za druge patogene mikroorganizme ali terapije, pridobljene od ljudi, razen presaditve fekalne mikrobiote.

*Pomembno obvestilo

bioRxiv objavlja predhodna znanstvena poročila, ki niso recenzirana in, zato, ne velja za dokončno, vodi klinično prakso/vedenje, povezano z zdravjem, ali se obravnavajo kot uveljavljeni podatki.

• Raziskovalec UNC vodi nacionalno raziskavo, ki ocenjuje učinke pandemije COVID-19 na duševno zdravje
• Psihološki dejavniki so za usposabljanje morja pomembnejši od telesne zmogljivosti