中华粪菌库的原则、方案和风险管理*

2017-03-08 12:49张发明
胃肠病学 2017年4期
关键词:粪菌供体菌群

何 植 张发明,2#

南京医科大学第二附属医院消化医学中心1(210011) 南京医科大学附属逸夫医院微生态治疗科2

·特约文稿·

中华粪菌库的原则、方案和风险管理*

何 植1张发明1,2#

南京医科大学第二附属医院消化医学中心1(210011) 南京医科大学附属逸夫医院微生态治疗科2

粪菌移植(FMT)已成为难辨梭菌感染的关键治疗手段。中华粪菌库紧急救援计划是用FMT治疗难治性难辨梭菌感染的非营利性中心平台。本文重点就中华粪菌库紧急救援计划的原则、方案和风险管理方面作一概述和分析。

粪菌移植; 难辨梭菌; 粪菌库; 原则; 方案; 风险管理

目前粪菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)[1]已用于难辨梭菌感染(Clostridiumdifficileinfection, CDI)等多种菌群相关性疾病的治疗和探索性研究,并被认为是近年重要的医学进展[2-3]。CDI患者可能分布在每一家医院,然而,每一家医院都为FMT建设实验室,这无疑会造成巨大的成本浪费。因此,建立如同中心血库的非营利性FMT救援平台,以满足广大医院的不时之需则非常重要。中华粪菌库[4-5]紧急救援计划即是基于此背景和目的而建立的,于2015年开始面向全国提供救治支持。本文重点从紧急救援计划的原则、方案和风险管理等方面进行阐述,分析FMT体系建设[4-6]的必要性。

一、FMT治疗感染性腹泻的再认识

FMT在人类医学史上至少已有1 700年的医学记载[7]。2013年,FMT被纳入治疗复发性CDI的指南[3],其治疗CDI的一次治愈率达81%[8]。这种用于治病的粪便来源的物质成分含混不清,但能在美国具有突出的医学地位,是FMT在医学史上的标志性进步。不仅如此,足够的证据显示,FMT具有突出的成本效益比[9-12]。基于FMT的临床疗效,医学研究者需要反思现代生命科学某些研究思维存在的局限性,所幸的是,研究者已从重视特定细菌向重视整体菌群转变,这是微生物与疾病关系研究领域在近二十年中的重要认识和突破。

FMT的具体作用机制尚不清楚,主要在于通过重建新的肠道菌群,实现新的菌群-宿主相互作用以达到治病的目的。这可解释肠道感染得到有效治疗的同时,肠外感染,如腹腔[13]、肝胆系统、肺部、皮肤等部位的感染也能一并得到有效治疗。目前肠道菌群与脑、肝脏[14-15]、肿瘤、代谢[16]、风湿免疫性疾病[17]、骨髓、心血管[18]、皮肤病等的研究进展[19],预示其在国内外已成为研究热点。尽管可用某一种相关分子、细菌预设其中的机制,有利于人类认识整体菌群与整个机体之间的关系,但不可用于替代其复杂机制,更不可能实现用单一菌株或单一信号途径干预替代其临床治疗价值。

二、非营利性中心粪菌库的价值

由于医院条件和医疗资源的限制,且冻存粪菌与新鲜粪菌治疗CDI这一特定疾病的差异并无统计学意义[20-21],利用中心粪菌库满足广大患者对FMT治疗的需求就成为必然。自2012年底世界上首个非营利性粪菌库(OpenBiome)在美国建立后[22],迄今已完成面向北美地区及其邻近国家约2万例次的治疗。2012年,南京医科大学第二附属医院建立了医院粪菌库,最初仅用于院内患者的救治和临床研究[5]。2015年,南京医科大学第二附属医院消化医学中心和第四军医大学西京消化病医院联合发起了“中华粪菌库—紧急救援计划”,中华粪菌库的英文名称是fmtBank,由国家消化系统疾病临床研究中心(西京消化病医院牵头)项目等资助运行[4-5]。

三、中华粪菌库FMT治疗难治性肠道感染的原则

中华粪菌库紧急救援计划为非营利性,以规范的FMT体系保障安全、质量控制和疗效,该体系的核心内容包括:粪菌采集、智能分离纯化、科学存储、质量控制、信息管理、快捷异地派送、合理移植途径等[4-5]。FMT治疗适应证为严重肠道感染,包括CDI、因检验条件限制无法明确病原菌的难治性抗菌药物相关性腹泻、伪膜性肠炎、多重耐药菌感染。治疗对象为全国所有医院满足上述适应证的可转诊或不可转诊的住院患者。由医院、具备相应医学专业执业资格的医师提供治疗,并承担粪菌供给和FMT治疗过程中的相应责任。同时由伦理学、法律专家提供公益性专业支持。

四、中华粪菌库FMT救治难治性肠道感染的方案

1. 粪便供体的筛选:按照健康供体来源可分为异体和自体两类。异体来源是目前的主流,中华粪菌库的异体来源供体的筛选方法已有多项相关报道[5-6,23-24],主要是在纳入标准下使用严格的“排除法”,按照用药史、病史、感染和常见病原体检验指标等进行筛查,排除可能影响肠道菌群的因素,从而获得最健康的供体。虽然菌群分析有利于评估菌群,但筛选最佳粪便供体依靠检验、表型和其他因素共同决定,离不开整体思维的考量,而单一的微生物组学分析尚不足以用来作为筛选依据。综合目前文献对FMT供体的要求[25-27],同时结合本中心的基础[23-24]提出供体的“多维标准”[5],包括年龄、生理、病理、心理、诚信、时间、环境、受者等八个方面,通过一系列表格式问卷和检验检查清单进行逐一筛查。

对自体来源的供体的筛选,主要目的是患病前制备并深低温保存,以备患病后使用,这属于个人专用目的,当自体不使用时,不适合将自体供体转为异体供体供他人治疗使用。

2. 粪菌制备程序:目前欧洲、美国、澳大利亚均使用手工“6小时方案”[28],而本中心以及多家其他中国医院则采用“clean FMT方案”。两者在方法学上存在不少区别。Clean FMT方案即采用微滤加离心富集法[29],在微滤装置的基础上,经多级过滤直至微滤,然后反复离心洗涤,在1 h内实现粪菌的富集和纯化,该方法需应用智能粪菌分离系统(GenFMTer)[6,15,24]这一关键设备。在clean FMT方案中,通过纯化技术应尽量去除下列物质:①食物来源的未消化残渣;②真菌、病毒和细菌等不属于同类的微生物;③微生物和宿主在肠道的可溶和不可溶性代谢产物。虽然这些代谢物质和微生物碎片也有一定的治疗价值,但获取纯化的菌群非常重要,有利于降低不良反应,更是满足当今美学标准的关键。

制备过程中缩短粪菌处理时间和暴氧时间对于保存菌群功能非常重要,因为粪便菌群以厌氧菌为主。有研究[30]结果显示,单独培养的普拉梭菌置于暴氧环境中2 min即死亡,提示粪便菌群在空气中的长时间暴露会增加功能菌群的死亡。因此,在尚未了解菌群离开肠道后的存亡规律前,最应该做的就是将这些菌群尽早送至它们该去的地方,即肠道[31]。中华粪菌库是基于GenFMTer和相应的实验室、临床流程,将粪便从离开人体、实验室处理过程到输注至患者体内或制备成冻存粪菌的时间控制在1 h内[15,24,32],这与欧美普遍采用的“6小时方案”明显不同,我们将这种准备方案命名为“1小时方案”。

3. 样本的管理、储存、运输和使用:中华粪菌库实验室的质控包括从捐赠者粪便中分离、纯化粪菌到保存、使用和不良事件追踪等内容。其中,通过标准的操作流程和专业设备GenFMTer及其相关实验流程分离所得到的粪菌终产物中的细菌纯度>99%[4-5]。

所获新鲜粪菌可立即用于治疗(供实验室所在医院及时使用),也可冻存后择期使用。制备结束时,同步保存粪菌样品留供样品溯源或研究。中华粪菌库提供用于治疗的成品至少包括捐赠者代号、剂量、制备日期、保质期、保存条件、制备人员、主诊医师等信息。推荐内镜医师采用下列简易方法评价粪菌质量:①分离所得粪菌重悬液颜色应为乳黄色或淡黄色;②放大内镜下无可见异色杂质;③放大内镜下无可见颗粒。

当样本需要远程运输时,以干冰为保温介质,开箱时确保箱内干冰还存在。样本瓶从实验室冻存到医师使用时,必须处于密封状态,整个过程确保无开封、无异物进入等,这是避免极端生物安全事件的必须条件。

医师或护士在使用冻存样品时,需要解冻、复温,具体步骤按照所提供的操作说明书执行即可,一般在45~60 min内完成输注前准备。

4. 受者准备:样本在使用前医师必须明确移植途径,包括胃镜下输注到十二指肠、经鼻空肠管、经空回肠造瘘管、经结肠镜下输注、经内镜肠道植管(transendoscopic enteral tubing, TET)以及直乙状结肠灌肠等途径[4,32]。建立移植途径前的准备则需要按照相应介入方法的要求进行。

无论哪一种移植途径,应给予充分的移植前准备,如经胃镜下十二指肠输注,推荐移植前至少1 h予质子泵抑制剂以减少胃酸分泌,予促胃动力药(甲氧氯普胺10 mg,肌内注射)促进胃蠕动,缩短输注时间,预防反流和呕吐等不良事件[23]。经TET途径则需要体位配合[32]。

有观点认为需要在移植前予万古霉素等口服以“清除”肠道菌群,并予泻药清除肠内容物,但这样的肠道准备方案缺乏疗效差异证据,可能根本就不需要,但值得开展对照研究进一步佐证。

5. FMT治疗途径、剂量和频次:粪菌给入途径分为上消化道、中消化道和下消化道3种途径[4,32]。上消化道途径主要指口服粪菌胶囊;中消化道途径包括通过鼻肠管、胃镜钳道孔、经皮内镜胃造瘘空肠管;下消化道途径包括结肠镜、灌肠、结肠造瘘口以及TET[32]等。TET作为新的内镜技术,其保留肛内时间平均12.4 d,患者满意度为98.1%[32]。医师应针对患者的不同情况和各种途径的特点选择最合适的输入途径。无论采用哪一种途径,给入时保护患者心理非常重要。当然,结肠TET途径主要用于超过一次的FMT治疗或合并使用全结肠给药(如美沙拉嗪灌肠液),如预计患者一次治疗即可治愈或不需要及时使用新鲜状态的粪菌,则无需考虑结肠TET。

目前对FMT治疗需要的粪菌数量尚缺乏统一标准。有研究建议每次使用50~60 g[33-35]。一项系统性综述发现,输入粪菌体积增加有改善患者预后的趋势[8],但该分析忽略了粪菌输入途径等多种方法学因素。实际上,用粪便重量和混悬液体积作为治疗剂量是一种误区,因为粪便重量与其中菌群数量并不成正比,这在不同个体之间更为明显,无法反映移植过程中粪菌的实际数量,这在没有实现粪菌的纯化与富集前,或没有公开此数据前,讨论FMT治疗剂量与疗效是不够全面的。值得提醒的是,这是针对CDI的治疗数据进行分析后的结果,FMT对炎症性肠病(IBD)、便秘等其他疾病的疗效结果则差异很大,主要原因是CDI对FMT的治疗要求最低。

虽然FMT因其治疗CDI的疗效已列入临床指南,但年龄超过65岁、病情严重或合并严重的并发症、接受FMT时的住院状态以及既往CDI相关的住院次数是单次FMT治疗失败的危险因素[36-37]。因此,稍早的FMT治疗时机是获取更好疗效的重要因素,或这些因素是患者需要再次接受FMT治疗的重要原因。

五、中华粪菌库的风险管理

中华粪菌库风险管理的本质目的在于提高治疗的安全性。FMT的不良事件纷繁杂乱[38]。根据产生原因的不同,FMT的不良事件可分为医患双方两类。

从医方角度考虑,FMT的风险主要是粪便来源不合格(如巨细胞病毒感染、过敏状态传播)、操作过程出现交叉污染(如分子生物学实验室耐药DNA质粒污染、在动物实验室完成制备)以及介入输注过程中操作不当(如呕吐、麻醉下误吸[39])等。实际上,我们深入分析在学术杂志和学术会议上口头报道的FMT不良事件后,发现其发生原因主要为医方因素所致,尤其是死亡、穿孔严重事件的发生,均为介入操作不当所致,对于流程合理、准备充分[23]和经验丰富的医师,则可避免。迄今,本中心实施的所有FMT治疗均未出现呕吐、窒息、感染、死亡等并发症。因此,操作者应在“看不见、摸不着、闻不到”的条件下完成操作;供体样品的制备、保存条件和使用状态应记录在案;介入操作流程必须合理、规范、人性化。

从患者角度考虑,FMT的风险在于其严重低免疫状态和肠黏膜屏障的破坏程度。然而,这只是使轻、中等程度不良事件的发生率增加,如术后6 h内腹泻、一过性发热等[13,23-24],一般无需药物处理可自行好转。如激素依赖的溃疡性结肠炎患者接受FMT治疗后[6,24,40],未见严重不良事件发生。肠黏膜屏障受损和低免疫状态患者合并肠道多重细菌耐药、多器官感染[41]时,应用FMT治疗也未见严重不良事件发生。

总之,规范、严谨、人性化的实验室流程和临床方案,是预防FMT治疗发生不良事件的关键。

六、FMT面临的挑战

中华粪菌库紧急救援计划启动一年余,实际获得异地救治的患者数量不足100例,这远远不是整个国家实际需求的数量,关键的困难不是FMT的本身价值,而在于很多医师还不知道、不相信FMT,或不能开展FMT。

1. FMT的生命伦理与法规:FMT必须遵循其伦理学原则[42]。在中国,目前还存在一些医疗单位伦理否决的现象,这属于伦理过度限制,生命优先的原则并没有得到体现。而将FMT推向高度商业化方向,是伦理过度放松。

2013年5月,美国将FMT纳入研究型新药管理。美国已批准收费代码,部分保险公司已将该项目纳入保险范围。2016年3月,美国食品与药品管理局(FDA)发布了FMT治疗CDI纳入新药临床试验(investigational new drug, IND)的新规,主要是限制商业化粪菌银行开展营利性治疗服务。该政策是出于安全因素考虑[5],避免因商业化而将风险放大,中国亦当如此。

只有将FMT合理定价收费,纳入医疗保险,才能真正发挥FMT的作用,更大范围降低相关诊疗经济负担。中国同样需要针对FMT的具体审批和监管措施,包括实验室条件、操作规范、治疗适应证等。2015年,江苏省率先在全国批准将FMT纳入正式收费项目,这对推动FMT的发展至关重要。美国开展FMT治疗的例数上升非常迅速,从2012年开始到2016年已达约20 000例。中国FMT同期平行进行,但4年间仅开展2 000例左右,其主要原因在于两个国家的医院承担治疗费用的制度不同以及CDI的诊疗现状不同,如以往中国医院对重复无意义救治所导致的高额医疗费用一般不承担支付责任,而美国则不然。目前中国医疗改革正发生深刻变化,如限制医院药物使用比例和费用总额等,这将促使医师及早作出推荐使用FMT治疗的决策。

FMT不仅仅是一项单纯的技术,而是一种技术体系[5]。FMT也不应纳入微生态制剂讨论[43]和管理,而是微生态治疗,因为即使在药品生产质量管理规范(good manufacture practice, GMP)体系条件下完成全部实验过程,也不可能实现药品化重复生产。因此,FMT应纳入类同输血治疗的管理,定位属于医疗技术,并纳入特殊类别监管,设定严格的准入和惩处规定。同时,我们也呼吁设立“医学微生态学”或“临床微生态学”新学科,将FMT及其相关诊疗技术纳入其中。

研究者和科技企业应具有足够的社会责任和自律意识,至少在当前法规下应仅允许医疗机构开展非营利性FMT,并从散乱的FMT医疗机构向大型粪菌库平台转变,这对保障FMT领域健康、有序发展非常重要[5]。

2. FMT的认识困难:FMT的临床疗效,从根本上启发研究者从肠道微生态角度寻求多种疾病的诊疗突破,催生微生物组检测和分析技术的快速发展,重塑医学知识结构。只有完善FMT体系,从整体上满足医学治疗所涉及的伦理、生物安全、质控、视觉、嗅觉、心理、受者需求等多种条件的治疗体系,让医师愿意开展,患者乐意接受,才能让更多的患者受益于FMT治疗。提高广大医师的认识水平,明确治疗适应证,FMT的医学价值才能得以充分体现[4-5]。

综上所述,FMT对临床救治肠道感染具有快速控制病情、减轻疾病痛苦、大幅节省医疗成本和社会负担的作用。建议国家管理部门将FMT纳入类同于血库的特殊治疗技术管理,用严格的体系建设标准进行监管。尽管中华粪菌库采用整个体系来保障治疗的安全性、质控和疗效,但由于此概念兴起时间尚短,广大医师的认知程度尚低,还需通过多方面的努力,加强医学知识结构的重塑,以便惠及更多患者。

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(2017-01-04收稿)

Principle, Protocol and Risk Management of Chinese Fecal Microbiota Bank

HEZhi1,ZHANGFaming1,2.

1MedicalCenterforDigestiveDiseases,theSecondAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing(210011);2DepartmentofMicrobiotherapy,SirRunRunHospital,NanjingMedicalUniversity,Nanjing

ZHANG Faming, Email: fzhang@njmu.edu.cn

Fecal microbiota transplantation (FMT) has become a key treatment forClostridiumdifficileinfection (CDI). The Chinese fecal microbiota bank rescue plan is a non-profit central platform for the treatment of refractory CDI using FMT. This article reviewed and analyzed the principle, protocol and risk management of the Chinese fecal microbiota bank rescue plan.

Fecal Microbiota Transplantation;Clostridiumdifficile; Fecal Microbiota Bank; Principle; Protocol; Risk Management

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.04.001

*本文由江苏省临床医学科技专项基金(BL2014097)、国家消化系统疾病临床研究中心项目(2015BAI13B07)、江苏省十三五科教兴卫工程领军人才项目(张发明)和肠病研究基金(公益捐赠)资助

#本文通信作者,Email: fzhang@njmu.edu.cn

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