微生物学におけるフロンティア

はじめに

侵襲性アスペルギルス症(IA)は、急性骨髄性白血病、骨髄毒性療法による好中球減少症、または同種造血細胞移植後の重症免疫不全患者に主に発生する、生命を脅かす可能性のある疾患である。または固形臓器移植、および年間約200,000人の患者に影響を与えると推定されている(Brown Et Al., 2012). 治療の適時の開始は生存の改善に重要であるが、特に従来の培養または顕微鏡検査に依存する場合、診断は依然として困難である(Lamoth and Calandra、2017)。 このため、IAの早期診断のための新しいバイオマーカーは、最後の2十年にわたって導入されています。 これらのテストの長所と短所を表1にまとめました。 これらのバイオマーカーの診断性能は、それらを試験の組み合わせとして使用することによってさらに改善することができる(Aguado et al. ら、2 0 1 5;Neofytos e t a l., 2015).

テーブル1

表1. 侵襲性アスペルギルス症における診断検査の概要を要約した。

ガラクトマンナン(GM)は、マンノース骨格とガラクトフラン側鎖の可変数からなる多糖類のグループに属しています。 GMはAspergillussppの細胞壁の大部分を構成している。 (Latgé et al., 1994). これらのガラクトフラノース含有多糖類は、35〜200kDaのサイズが変化し、侵襲的増殖中に真菌によってin vivoで分泌される。 近年、GMを含むガラクトフラノース含有抗原の検出は、侵襲性アスペルギルス症(IA)の診断に使用されている。 今日まで、血清および気管支肺胞洗浄液(BAL)中のGMを決定するために最も一般的に使用される方法は、二重サンドイッチ酵素結合免疫アッセイ(Platelia(商標)Aspergillus antigen, このアッセイは、捕捉および検出抗体として作用し、GMの4つ以上のβ(1→5)ガラクトフラノシル残基に選択的に結合するラット由来のeb−A2モノクローナルIgm抗体に基づいている(Mennink−Kersten e t a l., 2004). このアッセイで承認された米国食品医薬品局、市販されていることを目的としてい微生物の基準は、欧州機構の研究とがん治療-真菌症研究グループで合意形成の定義は侵襲性真菌病(Pauw et al., 2008). このアッセイは、血清およびBAL液中での使用のみが承認されているが、脳脊髄液などの他のマトリックス中でのGMの決定に成功した(Chong e t a l. ら、2 0 1 6)、尿(Reischies e t a l. ら、2 0 1 6)、プラズマ(White e t a l. ら、2 0 1 3)、および膿瘍からの流体(Verweij e t a l.,2000)も報告されている。 結果は、光学密度指数(ODI)として報告され、ここで、臨床試料の吸光度値は、製造業者によって提供される2つの参照試料(カットオフ対照)の平均と比較され しかし、吸光度レベルは、使用される光度計のタイプに応じて、所定の間隔内でのみ信頼性があります。 これは試金の主要な限定を表す。 より高い光学密度では、GMの集中と吸光度の価値間の関係は線形範囲の上の集中の過少見積りに終って非線形になります(図1)。 参照標準の光学密度はアッセイの実行の間で変化することができるので、アッセイが非線形になるカットオフもまた可変であり得る。 製造業者の指示に従って、締切り制御の平均の光学密度は≤0.300および≤0.800でなければなりません。 例えば、2の吸光度までの線形範囲が付いている良質の光度計。したがって、図5は、8.33(平均カットオフ制御が0.300の場合)と3.13(平均カットオフ制御が0.800の場合)の間のODIを正確に報告することができる。 1.0の吸光度までの線形範囲が付いている低質の測光器では、信頼できる定量化のこの限界は1.25低くある場合もあります(0.800の平均の締切り制御の したがって、高いODIの小さな変動は慎重に解釈されるべきである。 GMのより高い値(線形範囲外)を正確に決定するためには、ELISAを連続的に希釈したサンプルで繰り返すか、質量分析などの他のより正確な方法を使用す 現在、製造業者は血清およびBALの両方で0.5のカットオフを推奨している。 しかし、このカットオフでのBALの偽陽性の数が多いため、eortc-MSG基準の今後の改訂では、1.0のより高いカットオフが提案されています。

フィギュア1

図1. 測光における濃度と光学密度の関係の理想化された例。 これはすべての測光器に当てはまる一般化です。 特定の番号は、使用するデバイスによって異なります。

IAを診断するためのGM検出の試験特性および限界は十分に研究されており、いくつかのメタ分析の対象となっている(Pfeiffer e t a l. ら、2 0 0 6;Zou e t a l. ら,2 0 1 2;Leeflang e t a l., 2015). 診断に関する情報を提供することに加えて、血清GM(sGM)はまた、テストが実行しやすく、広く利用可能で、主にアスペルギルス特異的、標準化され、客観的であ しかし、in vivoでのsGM濃度は、成長する真菌による産生および分泌の速度だけでなく、血流中の取り込み速度および循環からの排除速度によっても決

GMのサイズが相対的に大きいため、抗原は肺胞から肺毛細血管の内皮層を通って自由に拡散することができず、循環に到達するために血管浸潤が必 これは、gmが肺胞-毛細血管膜を介したアスペルギルスの侵襲的増殖の後に血流中にのみ出現するヒト肺胞のin vitroモデルにおいて確認された(Hope et al., 2007). 明らかに、組織病理学的研究および定量的ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いた研究で明らかに示されているように、血管浸潤(したがって真菌負担)の程度は、, 2006). GMの産生は、治療によってさらに影響される;これは、カビ活性療法を受けている患者におけるsGM検出の感受性の低下を説明する(Leeflang et al., 2015). この知見は、トリアゾール、ポリエン、およびオロトミドなどの治験薬について、SGM検出に対する濃度依存的効果が示された動物モデルで確認された(Petraitiene e t a l. ら、2 0 0 1;Petraitis e t a l. ら,2 0 1 6;Kimura e t a l. ら、2 0 1 7;Negri e t a l., 2017). 1つのモデルは、カスポファンギンでの処置後にSGMの逆説的な増加を示した(Petraitiene e t a l. ら、2 0 0 2)、真菌細胞壁合成との干渉に起因する可能性がある。 しかし、エキノカンディンを用いた他のモデルは、この現象を再現することができなかった(Miceli and Anaissie、2007)。 エキノカンジンはアスペルギルス属に対して限られた活性を有することが示されているため、”逆説的効果”は、細胞壁からの放出の増加ではなく、真菌負荷の増加をもたらす効果のない治療によって引き起こされた可能性が高い。 ヒトでは(Viscoli e t a l., 2009). ほとんどの比較動物モデルでは、同じレベルの有効性で比較した場合、異なる抗真菌薬間でsGM動態に差は見られなかった。

sGMの排除は、in vivoで異なる経路を介して起こる。 放射性物質標識Aを使用しています。 fumigatus GM、iaのラットおよびウサギモデルは、Kupffer細胞における取り込みを介して、最初に注入された用量の約3分の1の肝臓濃度を示した(Bennett e t a l., 1987). マクロファージマンノース受容体は、この受容体の阻害剤の投与時に肝取り込みが減少したので、このプロセスにおいて中心的な役割を果たす(Bennett et al., 1987). 別の第三は、IA患者の尿中のGMの出現に沿った24時間以内にrenally排泄された(Reischies et al., 2016). 腎クリアランスはまた、腎機能(および分子のサイズ)に依存し、適切な治療および臨床的改善にもかかわらず、SGMレベルが増加した血液透析患者のI Aの症例報告によってさらに証明されるように(Saleeby e t a l., 2005). 最後に、好中球はまた、循環GMの取り込みおよび排除に関与していると考えられている。 これは、非好中球減少患者と比較して好中球減少患者におけるSGM検出の有意に高い感度を説明するであろう(Pfeiffer e t a l., 2006). さらに、ウサギモデルは、好中球減少ウサギと比較して、より低いレベルのSGMが非好中球減少ウサギに現れることを確認したが、BAL液中にはGMの差は見, 2015). したがって、侵襲的な成長、真菌の負担の大きさ、抗カビ療法、腎および肝機能、および好中球減少状態の間の生産と分泌との間の相互作用は、sGMの複雑な

IAの結果におけるGMの役割とその動態の現在の技術の状態を決定するために、我々は、以下の構造化クエリを使用してPUBMEDを通じてMEDLINEデータベースを検索した:(”ガラクトマンナン”または”ガラクトマンナン”)および(”予後”または”予後”または応答または”療法”または”療法”または”治療”または”治療”または”治療”または”治療”または”治療”または”治療”または”アウトカム”)。 合計911の記事の中から、タイトルと要約に基づいて56の記事が選択されました。

ヒトにおける動態

私たちは、健康なボランティアに投与した後、sGMの動態に関するデータを同定することができず、その動態と代謝の詳細な調査 しかし、偽陽性の異なる原因(GM含有電解質溶液またはβ-ラクタム抗生物質など)は、人体におけるその動態に関するいくつかの洞察を可能にする。 以前はGM血清陰性であり、臨床放射線学的徴候および症状に基づいてIAを有さないとみなされた患者におけるβ-ラクタム抗生物質の注入後のsGMを調べた(Aubry et al., 2006). 注入後,sgmの急激な増加が見られた。 その後のsGMレベルの低下に基づいて、著者らはsGMを除去するための2.4日の血清半減期を推定した。 しかし,クレアチニンクリアランスや好中球数などの影響パラメータは報告されなかった。 Huurnemanらは、治療薬モニタリングを伴うボリコナゾールを受けているIAを有する少数の小児患者に基づいて、抗真菌療法中のsGMの進化のための薬物動態モデ, 2016). このモデルは実際の値と良好な適合を示したが、実際のsGM測定の非常に少ない数、IAの可能性のある症例の包含、および三つの異なる代謝経路(腎臓、肝臓、およ

フィギュア2

図2. Huurnemanらによって提案された侵襲性アスペルギルス症における血清ガラクトマンナンの薬物動態モデル。 (2016). 式の最初の部分は、抗真菌療法の効果を考慮してガラクトマンナンの産生を推定し、第二の部分は血流からの排除を推定する。 xの血清のガラクトマンナン;KGMprodのガラクトマンナンの生産の最高率;POPmaxの最高の達成可能なガラクトマンナン;Dの中央コンパートメントの薬剤の集中;Vの; H、薬物濃度とガラクトマンナン産生の減少との関係;EC50、ガラクトマンナン産生の半分の最大減少に達する薬物濃度;KGMelim、ガラクトマンナンの排除の最大

ベースラインでのGMのアウトカムへの影響

我々は、ベースラインでのGMを応答と生存の予測因子として見た16件の研究を同定した(表2)。 すべての含まれた調査は異なった締切りでが、Platelia™のAspergillusの抗原の試金を使用しました。 表に別段の記載がない限り、すべての研究には、証明された可能性のあるiaを有する成人患者が含まれていた。 統計的に有意な結果と有意でない傾向の両方が同じ方向を指しているという記事の間に矛盾する結果を特定することはできませんでした。

テーブル2

表2. ベースライン血清ガラクトマンナンと転帰との関係に関する統計を報告する研究。

全体として、sGMのレベルと、42日目から180日目までの短期生存および長期生存の両方との間に強く一貫した相関があった。 実際、アニドゥラファンギンをボリコナゾールと組み合わせてボリコナゾール単独と比較したよく実施された前向き無作為化試験では、ベースラインsGMは多変量解析における第6週生存の三つの独立した予測因子のうちの一つに過ぎないことが分かった(Marr et al., 2015). ベースラインsGM陽性による患者の層別化(カットオフを0とする。SGM陽性患者は有意に高い死亡率を有する(Fisher e t a l. ら、2 0 1 3;Hoyo e t a l. ら、2 0 1 4;Kim e t a l. ら、2 0 1 4;Neofytos e t a l. ら、2 0 1 5;Jungら、2 0 1 5;Jungら、, 2017). 3つのグループは、ユーデン指数または曲線下の面積の分析に基づいて、SGM≧2.0の異なるカットオフを決定した(Fisher e t a l. ら、2 0 1 3;Mikulska e t a l. ら、2 0 1 3;Imbert e t a l., 2016). このカットオフによって階層化された場合、2つの研究は、より高い42日および90日の全原因死亡率に向かう傾向を見出した(Mikulska et al. ら、2 0 1 3;Imbert e t a l. 別の研究では、6週目の呼吸死亡率、1 8 0日目の呼吸死亡率、ならびに1 8 0日目の全原因死亡率の両方について統計的に有意な差を示している(Fisher e t a l.,2 0 1 6)。, 2013).

この関係は、真菌性疾患の進行を決定する2つの因子間の相互作用を示している。 前に示されているように、SGMは真菌の負担と相関する。 このように、より高い真菌負荷(またはより高いベースラインSGM)は、より悪い結果をもたらすことが期待され得る。 一方、好中球とGMとの間には関連性があり、好中球は真菌自体と同様にsGMの両方を除去するために必要である。 実際、診断時の高いSGMは、より低い好中球数と相関することが示されている(Jung e t a l., 2017).

ある研究では、バルGMと6週目の生存との間に有意な関連性も報告されている(López-Medrano et al., 2016). しかし、BAL GMと結果との関係は、他の人がこの知見を複製することができなかったので、注意して解釈されるべきである。 注目すべきことに、BAL GM検査は、感染部位、サンプリング部位(サンプリング誤差)、bal流体の非標準化収集、ならびに試験されたBAL流体の部分に依存する(Racil e t a l., 2011).

結果に対するGM動態の影響

我々は、GM動態を応答および生存の予測因子として検討した21件の研究を同定した。 統計分析の欠如のために、4つの記述的研究を除外した(Kwak e t a l. ら、2 0 0 4;Maertens e t a l. 2005年Suankratay et al. ら、2 0 0 6;Lai e t a l., 2007). 残りは表3に要約されている。 全ての試験は、Platelia(商標)Aspergillus antigen assayを使用した。 表に別段の記載がない限り、すべての研究には、証明された可能性のあるiaを有する成人患者が含まれていた。

テーブル3

表3. 診断後のガラクトマンナン進化と転帰との関係に関する統計を報告する研究。

ベースラインSGMと同様に、ベースライン後のSGMの進化と転帰との間に有意な相関があるように思われる。 ほとんどの研究では、転帰(治療応答または生存)によって患者を層別化し、様々な時点での平均sGM値に有意差を見出した(Woods et al. ら、2 0 0 7;Maertens e t a l. ら、2 0 0 9;Nouerら、2 0 0 9;Nouerら、 ら,2 0 1 1,2 0 1 2;Park S. ら、2 0 1 1;Park S. ら、2 0 1 1;Han e t a l. ら、2 0 1 5;Neofytos e t a l. ら、2 0 1 5;Vehreschild e t a l., 2017). 最初のsGM値を考慮に入れ、減少率を評価した研究では、これも結果の良好な予測因子であることが判明した(Boutboul et al. ら,2 0 0 2;Koo e t a l. る。 ら、2 0 1 3;Chai e t a l. ら、2 0 1 4;Teering e t a l., 2014; Neofytos et al., 2015). 例えば、第2週のSGM値がベースライン値よりも≧1.0の増加、第6週の治療失敗を予測し、感度6 6%、特異性8 7%、および陽性予測値9 4%であった(Boutboul e t a l., 2002). 著者らは、これがより高い光学指数での最小の有意な分散であると判断したため、1.0のカットオフを選択しました。 さらに、持続的に陰性のSGMは、良好な結果と強く関連していた(Neofytos e t a l., 2015). 別の研究では、正規化された血清1,3−β−D−グルカン(BDG、I aの別のバイオマーカー)およびSGM(zスコアを使用)の複合体は、第6週および第1 2週に臨床応答を予測した(Neofytos e t a l., 2015). しかし、これは、BDG単独ではいずれかを予測できなかったため、sGMの動態に完全に起因すると思われたが、ベースラインと第2週のsGMの差は、第6週と第12週に臨床応答を予測したのに対し、BDG単独ではどちらかを予測することができなかった。 第1週までにsGMの違いを特定する研究はなかった。

Chai et al. 抗真菌処理に応じて異なる速度論的プロファイルが見出され、ボリコナゾール処理はアンホテリシンB処理よりも早いsGMクリアランスを示す(Chai et al., 2014). しかし、これは、アゾール処理とポリエン処理の間にSGM反応速度に差が見られない動物モデルとは対照的である(Petraitiene e t a l., 2001). さらに、9 3人の患者を対象とした別の研究では、使用された抗真菌薬間のプロファイルに差は見られなかった(Koo e t a l., 2010).

他のバイオマーカーが転帰と生存に及ぼす影響

GM以外にも、BDGやアスペルギルスPCRなどのIAの診断に他の定量的バイオマーカーが使用されています。 従ってこれらは生産および除去の異なったもとがあるので理論的に予想および療法への応答の補足情報を提供できます。 実際に、第2週におけるBDGの低下は、第6週および第1 2週における生存と相関することが示されている(Neofytos et al., 2015). しかし,この低下はsgmの低下よりも遅く,治療応答の予測には感受性が低かった。 しかし、減少率は生存に影響を与えるようである:2.51pg/mL/日のBDGレベルの低下は、生存を予測するための73.5%の感度および83.5%の特異性を有していた(Pini et al., 2016). ビス(メチルチオ)グリオトキシン(bmGT)、相補的なバイオマーカーとして提案されているアスペルギルスの二次代謝産物の血清濃度は、30日目に死亡した患者で有意, 2016).

別の研究では、定量的アスペルギルスPCRは、初期コピー数と90日死亡率の間、ならびに2-3週間後の永続的なPCR陽性と30日および90日死亡率との間に良好な相関を示した(Imbert et al., 2016). 同様に、第4週と第6週の間の循環型アスペルギルスRNAの低下は、第1 2週応答と弱く相関したが(γ=0., 2016). Sgmと循環型Aspergillusrnaとの関係は見いだせなかった。 このように、これらの非GMバイオマーカーは、sGM陰性患者に特に有用であると思われるが、sGM陽性患者(最初から予後が悪い)においてsGMによって優っており、治療の後の段階でのみ抗真菌有効性の評価を可能にする。

次は何ですか?

これまでのデータは、ベースラインsGMとアウトカムの両方、ならびにsGMとアウトカムの動力学の間に強い相関を示している。 しかし、これらの相関は平均sGM値に基づいており、主に特定の閾値の欠如のために、個々の患者の管理にはほとんど付加価値を提供しない。 したがって、いくつかの著者は、彼らの知見に基づいて臨床決定ルールを提案しています。 しかし、これらの提案された規則の検証は、これらが導出された最初の母集団と外部の検証母集団の両方で欠けている。 このように、精度、感度、特異性および他のパラメータの正確な指標は利用できず、これらの提案された決定規則は、毎日の臨床診療での使用にはまだ適 さらに、Platelia(商標)Aspergillus ELISAを使用した上記の研究のうち、より高いレベルのSGMの非直線性の問題に対処したものはなかった。 いくつかの研究では、EORTC-MSGコンセンサス定義の変更が適用されており、主にAIDS、肝硬変および慢性閉塞性肺疾患などの他の宿主基準、および他の臨床基準を含み、結果の比較および解釈がより困難になっている。 さらに、多くの調査は患者ごとのsGMのサンプルの低いから非常に低い数に苦しみます。 これは、母集団におけるsGMの平均動力学をモデル化し、このモデルを使用して以前の値に基づいて特定の時点で期待値を予測することによって回避 得られた推定値は、さらなる分析のために使用されます。 両方のアプローチは、関心のある時点での実際の値が不明であるため、本質的にバイアスの対象となります。

現在、抗真菌薬を評価する臨床試験では、主に第6週または第12週の生存率を主な転帰として、またはEORTC-MSG基準で定義されている臨床応答を使用します(Segal et al., 2008). 潜在的に臨床試験の短い期間を可能にするであろう有効性の早期評価のための代理転帰が提案されている。 そのようなエンドポイントの1つは、最初の負のsGMの後少なくとも2週間、繰り返し負のsGM(<0.5)として成功を定義します。 これは、56人の血液学的患者における生存と良好な相関を示し(κ相関係数0.861、p<0.0001)、これは上記の速度論的データから予想されるものと一致する(Woods et al., 2007). この知見は、血液学的患者における三つの独立した研究によって確認され、その全てが、このサロゲートマーカーと臨床転帰および生存との間に類似のカッパ相関係数を見出した(Maertens et al., 2009; Nouér et al. ら、2 0 1 1;Park S., 2011). しかしながら、この定義は、(例えば、治療の1週間または2週間後の)所定の終点での有効性の評価を可能にせず、これは、意思決定を導くのに非常に有用 この設定では、堅牢で適切に検証された初期サロゲートマーカーはまだ利用できません。

IAの診断に対するsGMの感度は、非好中球減少患者、固形臓器移植レシピエント、およびカビ活性抗真菌予防の患者では低いが、sGMの予後特性はこれに影響されないようである。 いくつかの研究には、非好中球減少患者または固形臓器移植レシピエントが含まれていた(Koo e t a l. ら、2 0 1 0;Park S. ら、2 0 1 1;Russo e t a l. ら、2 0 1 4;Teering e t a l. ら、2 0 1 4;Neofytos e t a l. ら、2 0 1 5;Imbert e t a l. ら、2 0 1 6;Jung e t a l. ら、2 0 1 7)、またはこれらの集団を排他的に見た(Hoyo e t a l. ら、2 0 1 4;Heylen e t a l. ら、2 0 1 5;Lopez−Medrano e t a l., 2016). これらの研究からの所見は、血液学的患者における研究からの所見と一致していた。 我々は、カビ活性抗真菌予防上の患者間の動態の違いを見た研究を同定することができなかった。 しかし、いくつかの研究では、この集団を全体的な分析に含め(カビ活性抗真菌予防に関する研究集団の割合:範囲4.3-85%、中央値50%)、予防していない集団 ら、2 0 1 1;Hoyo e t a l. ら、2 0 1 4;Kim e t a l. ら、2 0 1 4;Lopez−Medrano e t a l. ら、2 0 1 6;Jung e t a l., 2017). したがって、初期sGMが高い患者および減少に失敗したsGMを有する患者は、根底にある状態または予防とは無関係に、悪い転帰のリスクが依然として高 しかし、正確な動力学は、これらの異なる集団間で異なる可能性があり、詳細に研究されていない。

結論

ベースラインsGMおよびsGM動態の傾向は、iaにおける転帰(応答および生存の両方)と相関する。 さらに、SGMは、特に血液学的患者において、早期予後の可能性を有するようである。 しかし、さらなる研究は、血液学的および非血液学的集団の両方で検証に続いて、正確な臨床的に関連するブレークポイントとその試験特性を決定す さらに、BDG、bmGT、Aspergillus DNAまたはRNAなどのいくつかの他のバイオマーカーは、追加の相補的な情報を提供するように見えますが、これらのバイオマーカーの証拠の量はま

著者の貢献

TMは、データ収集と記事の起草に関与していました。 TM、EG、KL、JMは、記事の重要な改訂と公開されるバージョンの最終承認に関与していました。

利益相反声明

TMはGileadから講義honorariaを受け、MSDとGileadから旅行支援を受けています。 JMは、Gilead、MSD、Basilea Pharmaceuticals、Astellas、Pfizerから研究助成金、旅行支援、講演honorariaを受け、MSD、Gilead、Astellas、Basilea、Pfizer、F2G、Amplyx、Scynexis、Cidaraのアドバイザリーボードに参加しています。 KLはGilead、MSDおよびファイザーから研究助成金、旅行サポートおよび講義honorariaを受け取った。 彼女はMSDとGileadのための諮問委員会に参加しました。

他の著者は、この研究は潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または財政的関係がない場合に行われたと宣言しています。ることができると考えられている。 Hematological無秩序のneutropenic患者の侵略的なアスペルギルス症の診断のためのGalactomannanのantigenemia。 J.Med. アソック タイ人。 89, 1851–1858.

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