Mathematisches Modell zeigt das Risiko einer SARS-CoV-2-Infektion nach fäkaler Mikrobiota-Transplantation

In ihrem neuen Papier erhältlich auf der bioRxiv* Preprint-Server, US-Forscher der gemeinnützigen Organisation OpenBiome simulierten mit einem mathematischen Modell die Nützlichkeit verschiedener Teststrategien für Stuhlproben und zeigten, dass die Wahrscheinlichkeit, eine Spende von fäkaler Mikrobiota mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) freizusetzen, gering ist wenn mehrere wichtige Variablen berücksichtigt werden.

Neuartiges Coronavirus SARS-CoV-2 Farbige rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer apoptotischen Zelle (grün), die stark mit SARS-COV-2-Viruspartikeln (orange) infiziert ist, aus einer Patientenprobe isoliert. Bild an der NIAID Integrated Research Facility (IRF) in Fort Detrick, Maryland. Bildnachweis:NIAID

SARS-CoV-2, ein Erreger der disruptiven Coronavirus-Krankheit (COVID-19)-Pandemie, wird in erster Linie als Atemwegserreger angesehen; jedoch, die Beweise deuten darauf hin, dass sich das Virus im Darm unabhängig replizieren kann, die Wahrscheinlichkeit einer fäkal-oralen Übertragung erhöht.

Dies könnte in der Tat ein wichtiges Thema bei der Transplantation von Mikrobiota im Stuhl sein. Dabei wird der Stuhl eines gesunden Spenders in den Darm eines Patienten übertragen, um das Darmmikrobiom wiederherzustellen. Zur Zeit, Dieser Ansatz wird bei häufigen im Krankenhaus erworbenen Infektionen mit empfohlen Clostridioides difficile und wird derzeit als experimenteller Ansatz für viele andere Bedingungen untersucht.

Jedoch, trotz des Konsens, dass fetale Mikrobiota-Spender auf SARS-CoV-2 untersucht werden sollten, die optimale Strategie zur Erkennung einer asymptomatischen Geburt bei Spendern ist noch schwer fassbar, während die Testkombination noch nicht bewertet oder verglichen wurde.

Somit, die Forscher des OpenBiome (d. h. eine gemeinnützige Organisation in Massachusetts, die eine öffentliche Stuhlbank betreibt und die am menschlichen Mikrobiom entwickelte Forschung unterstützt) ein mathematisches Modell der SARS-CoV-2-Infektion bei Stuhltransplantatspendern entwickelt, das die Wirkung verschiedener Teststrategien simuliert.

Quantifizierung der Testwirkung auf die Reduzierung der SARS-CoV-2-Übertragung

Zusamenfassend, diese Wissenschaftler bauten ein abstraktes Modell von Spendern für die Transplantation von Mikrobiota im Stuhl, Simulation ihres Spendenplans, die Infektionshäufigkeit mit SARS-CoV-2, sowie COVID-19-Krankheitsverlauf.

Diesen Simulationen wurden – unter Berücksichtigung der suboptimalen Sensitivität und Spezifität jedes Tests – verschiedene Screening-Strategien überlagert, um abzuschätzen, wie viele virusnegative und viruspositive Spenden angemessen bzw. bzw.

Entsprechend, Das entwickelte Modell lieferte zwei Ergebnisse:die Zahl der "echten negativen, " virusnegative Spenden freigegeben, und die Anzahl der "falsch negativen, "Virus-positive Spenden freigegeben.

Folglich, ein wünschenswerter Screening-Ansatz würde viele virusnegative Spenden und nur eine Handvoll oder keine viruspositiven Spenden freigeben; auf der anderen Seite, eine schlechte Strategie würde unnötigerweise ein breites Spektrum virusnegativer Spenden zerstören oder eine Fülle von viruspositiven Spenden freisetzen.

„Das Modell quantifiziert die Wirkung strengerer Tests auf die gewünschte Reduzierung potenziell infektiöser, viruspositive Spenden, die zu fäkalem Mikrobiota-Transplantationsmaterial verarbeitet und zur Verwendung freigegeben werden, sowie die unerwünschte Reduzierung der freigesetzten virusnegativen Spenden", Studienautoren fassen ihren methodischen Ansatz zusammen.

Anzahl der freigegebenen Virus-negativen und -positiven Spenden (Spalten, x-Achse) über Simulationen (y-Achse) für verschiedene tägliche Inzidenzen (Reihen, Infektionen pro Person und Tag) bei Verwendung unterschiedlicher Teststrategien (Farben). Abstriche sind immer im 14-Tage-Intervall und die Serologie immer im 60-Tage-Intervall. Stuhltests werden in 14-tägigen Abständen durchgeführt, 28-Tage-Intervalle, oder für jede Spende.

Schlüsselparameter:Spendenintervall, Testspezifika und Virusinzidenz

Die Anzahl der freigesetzten viruspositiven und virusnegativen Spenden unterschied sich in den Simulationen und war von der Teststrategie und der Infektionshäufigkeit abhängig. Zusamenfassend, die sensibelsten Strategien waren auch die am wenigsten spezifischen.

"Im Allgemeinen, die sensibleren Strategien haben weniger viruspositive Spenden freigesetzt, aber auch Spender aufgrund falsch positiver Ergebnisse vorzeitig entfernt und daher weniger virusnegative Spenden pro Spender freigegeben, “ erklärten die Studienautoren weiter.

Außerdem, der Risikounterschied von freigesetztem viruspositivem Material beim Vergleich der strengsten und am wenigsten stringenten Strategien entsprach der Wirkung einer 100-fachen Änderung der täglichen SARS-CoV-2-Inzidenz.

Bei der Sensitivitätsanalyse wurde Die Parameter, die stark mit den beiden oben genannten Endpunkten assoziiert waren, waren das Spendenintervall (d. h. längeres Intervall führte zu weniger virusnegativen Spenden), die Merkmale der drei Tests (d. h. mehr virusnegative Spenden, die unter Verwendung spezifischer Tests freigesetzt werden), und SARS-CoV-2-Inzidenz (d. h. höhere Inzidenz korrelierte mit mehr freigesetzten Virus-positiven Spenden).

Den Wert des Modells ermitteln

Die Stärke dieser Analyse liegt in der quantitativen Behandlung einer brennenden klinischen Frage. Immer noch, Alle quantitativen Vorhersagen des Modells sollten eher als Leitlinien für das Clinical Reasoning angesehen werden als als klare und eindeutige Vorhersagen.

Außerdem, Die Überprüfung dieses Modells kann sich als ziemlich schwierig erweisen, da die Möglichkeit einer fäkal-oralen Übertragung von SARS-CoV-2 nicht bestätigt wurde, und es gibt keinen "Goldstandard" für den Nachweis dieses Virus in Stuhlproben. Ebenfalls, Viele Annahmen im Modell sind möglicherweise nicht mehr anwendbar.

„Obwohl diese Ergebnisse ermutigend sind, Wir weisen erneut darauf hin, dass sie von einer Reihe von Annahmen über die Testqualität und die SARS-CoV-2-Epidemiologie abhängen, die in den kommenden Monaten verfeinert werden. sagen Studienautoren.

Nichtsdestotrotz, die Methode ist in der Tat wertvoll, um die Übertragungsrisiken bei dieser anhaltenden Pandemie abzuschätzen. Außerdem, Dieser Ansatz kann als Vorlage verwendet werden, um Teststrategien für andere pathogene Mikroorganismen oder vom Menschen abgeleitete Therapien über die Transplantation von Mikrobiota im Stuhl hinaus zu bewerten.

*Wichtiger Hinweis

bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die keinem Peer-Review unterliegen, und deshalb, sollte nicht als schlüssig angesehen werden, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten anleiten, oder als etablierte Information behandelt.

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