Matematický model odhaľuje riziko infekcie SARS-CoV-2 po transplantácii fekálnej mikrobioty

Vo svojom novom dokumente dostupnom na bioRxiv* server predtlače, Americkí vedci z neziskovej organizácie OpenBiome použili matematický model na simuláciu užitočnosti rôznych testovacích stratégií pre vzorky trusu a ukázali, že pravdepodobnosť uvoľnenia darovania fekálnej mikrobioty so závažným akútnym respiračným syndrómom koronavírusom 2 (SARS-CoV-2) je nízka keď sa vezme do úvahy niekoľko dôležitých premenných.

Nový koronavírus SARS-CoV-2 kolorizovaný skenovací elektrónový mikrofotografia apoptotickej bunky (zelená) silne infikovaná časticami vírusu SARS-COV-2 (oranžová), izolované zo vzorky pacienta. Obrázok z integrovaného výskumného zariadenia NIAID (IRF) vo Fort Detrick, Maryland. Kredit:NIAID

SARS-CoV-2, pôvodca rozvratnej pandémie koronavírusovej choroby (COVID-19), je primárne považovaný za respiračný patogén; však dôkazy naznačujú, že vírus sa môže nezávisle replikovať v čreve, zvýšenie pravdepodobnosti fekálno-orálneho prenosu.

To by skutočne mohol byť dôležitý problém pri transplantácii fekálnej mikrobioty, čo je proces prenosu stolice od zdravého darcu do čreva pacienta s cieľom obnoviť črevný mikrobióm. V súčasnej dobe tento prístup sa odporúča pri častých infekciách získaných v nemocnici s Clostridioides difficile a v súčasnosti sa skúma ako experimentálny prístup pre mnoho ďalších podmienok.

Avšak, napriek konsenzu, že darcovia fetálnej mikrobioty by mali byť vyšetrení na SARS-CoV-2, optimálna stratégia na detekciu asymptomatického prenosu medzi darcami je stále nepolapiteľná, zatiaľ čo kombinácia testov ešte nebola hodnotená ani porovnávaná.

Preto, vedci z OpenBiome (tj. nezisková organizácia v Massachusetts, ktorá prevádzkuje verejnú banku stolice a podporuje výskum vyvinutý na mikrobiómoch) vyvinul matematický model infekcie SARS-CoV-2 medzi darcami fekálnych transplantátov, ktorý simuluje účinok rôznych testovacích stratégií.

Kvantifikačný testovací účinok na zníženie prenosu SARS-CoV-2

V skratke, títo vedci vytvorili abstraktný model darcov transplantácie fekálnej mikrobioty, simulujúc ich plán darovania, výskyt infekcií SARS-CoV-2, ako aj priebeh ochorenia COVID-19.

Na tieto simulácie boli navrstvené rôzne skríningové stratégie-berúc do úvahy neoptimálnu citlivosť a špecifickosť každého testu-s cieľom odhadnúť, koľko vírusovo negatívnych a vírusovo pozitívnych darov by bolo vhodne alebo nežiaduce uvoľnených, resp.

Podľa toho, vymyslený model predstavil dva výsledky:počet „skutočne negatívnych, „Uvoľnené darcovstvá negatívne na vírusy, a počet „falošne negatívnych, „Uvoľnené dary pozitívne na vírus.

Následne žiaduci skríningový prístup by uvoľnil mnoho darcovských darcov negatívnych na vírus a len niekoľko darcovských darcov alebo žiadne vírusovo pozitívne darovania; na druhej strane, zlá stratégia by zbytočne zničila celý rad vírusovo negatívnych darov alebo uvoľnila množstvo darov pozitívnych na vírus.

„Model kvantifikuje vplyv prísnejších testovaní na žiaduce zníženie potenciálne infekčných, darčeky pozitívne na vírus spracované na materiál na transplantáciu fekálnej mikrobioty a prepustené na použitie, ako aj nežiaduce zníženie počtu darovaných vírusov negatívnych “, autori štúdie sumarizujú svoj metodologický prístup.

Počet uvoľnených darov negatívnych na vírus a pozitívnych (stĺpce, os x) naprieč simuláciami (os y) pre rôzne denné incidenty (riadky, infekcií na osobu a deň) pri použití rôznych stratégií testovania (farby). Výtery sú vždy v 14-dňových intervaloch a sérológia je vždy v 60-dňových intervaloch. Testy stolice sa vykonávajú v 14-dňových intervaloch, 28-dňové intervaly, alebo za každý dar.

Kľúčové parametre:interval darovania, špecifiká testu a vírusový výskyt

Počet uvoľnených darov pozitívnych na vírus a vírusu negatívnych sa v porovnaní so simuláciami líšil a závisel od stratégie testovania a výskytu infekcií. V skratke, najcitlivejšie stratégie boli aj najmenej konkrétne.

"Všeobecne, citlivejšie stratégie uvoľnili menej darov pozitívnych na vírus, ale tiež odstránili darcov predčasne z dôvodu falošne pozitívnych výsledkov, a preto na jedného darcu uvoľnili menej darov negatívnych na vírus, “ďalej objasnili autori štúdie.

Navyše, rozdiel v riziku uvoľneného materiálu pozitívneho na vírus pri porovnaní najviac a najmenej prísnych stratégií bol ekvivalentný účinku 100-násobnej zmeny denného výskytu SARS-CoV-2.

Keď sa vykonávala analýza citlivosti, parametre, ktoré boli silne spojené s dvoma vyššie uvedenými výsledkami, boli interval darovania (tj. dlhší interval priniesol menej darov negatívnych na vírus), charakteristiky týchto troch testov (t. j. viac vírusovo negatívnych darov uvoľnených s použitím špecifických testov), a incidencia SARS-CoV-2 (t.j. vyšší výskyt koreluje s uvoľnením viacerých darov pozitívnych na vírus).

Zistenie hodnoty modelu

Sila tejto analýzy spočíva v jej kvantitatívnom ošetrení pálčivej klinickej otázky. Napriek tomu všetky kvantitatívne predpovede uskutočnené modelom by sa mali chápať skôr ako usmernenia ku klinickému uvažovaniu než ako jednoznačné a jednoznačné predpovede.

Okrem toho, overenie tohto modelu môže byť dosť náročné, keďže možnosť fekálno-orálneho prenosu SARS-CoV-2 nebola potvrdená, a neexistuje žiadny „zlatý štandard“ na detekciu tohto vírusového agensa vo vzorkách stolice. Tiež, mnohé predpoklady v modeli už nemusia byť použiteľné.

„Aj keď sú tieto výsledky povzbudivé, opäť upozorňujeme, že závisia od mnohých predpokladov o kvalite testovania a epidemiológii SARS-CoV-2, ktoré budú spresnené v nasledujúcich mesiacoch “, hovoria autori štúdie.

Napriek tomu metóda je skutočne cenná pri hodnotení prenosových rizík v tejto prebiehajúcej pandémii. Okrem toho, tento prístup môže byť použitý ako vzor na vyhodnotenie testovacích stratégií pre iné patogénne mikroorganizmy alebo terapie odvodené od človeka nad rámec transplantácie fekálnej mikrobioty.

*Dôležitá poznámka

bioRxiv vydáva predbežné vedecké správy, ktoré nie sú predmetom vzájomného hodnotenia, a preto, by nemali byť považované za presvedčivé, viesť klinickú prax/správanie súvisiace so zdravím, alebo sa s nimi zaobchádza ako so zavedenými informáciami.

• Výskumník UNC vedie celonárodný prieskum hodnotiaci účinky pandémie COVID-19 na duševné zdravie
• Psychologické faktory sú pri námornom výcviku dôležitejšie ako fyzická výkonnosť