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Temporal dynamics of the plasma microbiome in recipients at early post-liver transplantation: a retrospective study

奥村, 俊彦 名古屋大学

2021.10.26

概要

【緒言】
　肝移植は末期肝疾患に対する根治的な治療である。移植後の臓器片拒絶を防ぐため免疫抑制剤が投与されるが、免疫抑制により重症感染症のリスクが上がるため、抗微生物薬をしばしば必要とする。一方、血液中には多種の微生物遺伝子が存在し、その構成は免疫抑制剤や抗微生物薬によって変化すると報告されている。この血液中マイクロバイオーム(微生物叢)と臨床経過との関連は十分に評価されていない。そこで本研究は、肝移植後患者の血漿中微生物遺伝子について解析し、その推移を調べるとともに、急性細胞性拒絶(ACR)発症予測バイオマーカーとしての臨床応用の可能性を検討した。さらに、重症感染症診断における次世代シークエンス(NGS)の病原微生物検索ツールとしての臨床応用を試みた。

【対象および方法】
　名古屋大学医学部附属病院における2016-18年の肝移植レシピエント51例において、移植後1週間以内(week 1 post-transplantation: week 1と表記(以下同様))の保存血漿、および一部の症例では3-5週間後(week 4 post-transplantation)/7-9週間後(week 8 post-transplantation)/血液培養陽性から2日以内の保存血漿を後方視的に収集し、DNAを抽出してNGS解析を行った。NGSデータ解析は独自に開発したパイプラインPATHDETを用いた。各微生物のリード数(reads per million mapped reads: RPM)、各微生物の相対優占度(relative abundance: RA)、多様度指数(Simpson’s diversity indexおよびShannon’s diversity index)を算出し、移植後の経過における血漿中微生物叢の変化やACRの有無による血漿中微生物叢の相違を検討した。細菌は、リードからの情報量により、「科」「属」「種」のいずれかのレベルまで同定した。さらに、非計量多次元尺度法(non-metric multidimensional scaling: NMDS)を用いて検体間の類似度を表し、微生物叢に影響する環境因子を特定した。また、血液培養陽性時の検体を用いて、培養検査とNGS解析との結果の相違を検討した。

【結果】
　51症例から得た計111検体を解析した。1検体あたり平均135万リードが得られ、その0.03%が微生物のリードであった。症例の特徴を表1に示す。図1は各検体採取時点の科レベルでの平均RAを示しており、Anelloviridae、NocardiaceaeおよびMicrobacteriaceaeのRAは移植後の経過で有意に上昇し(Anelloviridae: 0.07 ± 0.19(week 4)vs. 0.01 ± 0.04(week 1), p=0.62, 0.23 ± 0.28(week8)vs. 0.01 ± 0.04(week 1), p<0.001; Nocardiaceae: 0.127 ± 0.100(week 4)vs. 0.057 ± 0.084(week 1), p=0.003, 0.089 ± 0.074(week8)vs. 0.057 ± 0.084(week 1), p=0.36; Microbacteriaceae: 0.017 ± 0.013(week 4)vs. 0.004 ± 0.007(week 1), p<0.001, 0.013 ± 0.012(week8)vs. 0.004 ± 0.007(week 1), p=0.002)、EnterobacteriaceaeのRAは有意に低下した(0.13 ± 0.12(week 4)vs. 0.26 ± 0.17(week 1), p<0.001, 0.09 ± 0.11(week8)vs. 0.26 ± 0.17(week 1), p<0.001)。特にAnelloviridaeのRAはweek 1、week 4、week8でそれぞれ0.01、0.11、0.16と大きな上昇が見られた。week 1の検体では、week8と比較して、属レベルのSimpson’s diversity indexが有意に高かった(0.85 ± 0.09 vs. 0.76 ± 0.23, p=0.03; 図2)。NMDSによる解析では、移植からの時間経過や抗微生物薬の使用が血漿中微生物叢の構成と相関していた(図3）。ACRの有無に関して2群に分けた特徴を表2に示す。ACR群のほうがEnterobacteriaceaeのRAが有意に低く(Enterobacteriaceae: 0.18 ± 0.16, vs. 0.30 ± 0.17, p=0.045; 図4)、属および種レベルのSimpson’s diversity indexが有意に高かった(属レベル: 0.89 ± 0.04 vs. 0.84 ± 0.10, p=0.03; 種レベル: 0.93 ± 0.04 vs. 0.85 ± 0.13, p=0.004; 図5)。血液培養陽性時に採取した16検体中14検体では、血液培養と同じ細菌が検出され、うち8検体では高い優占度で検出された(図6）。血液培養陰性であった1検体からヒトヘルペスウイルス6型(HHV-6)が検出された。

【考察】
　肝移植後8週間の期間で血漿中微生物叢は変化した。Anelloviridaeを主に構成するTorquetenovirus(TTV)は、特定の疾患とは関連がないウイルスと考えられている。Maggiらは腎移植または肝移植後の患者において血漿中のTTV量が増加すると報告し、GörzerらとAbbasらは肺移植後の患者において血漿や気管支肺胞洗浄液中のTTVが増加すると報告している。本研究でも肝移植後から8週目までにAnelloviridaeが有意に増加しており、Anelloviridaeは臓器移植後の免疫抑制下にて他の微生物より増加しやすいと考えられた。
NMDS解析では移植後の同じ時点での検体の微生物叢同士が似る傾向にあった。また抗菌薬、抗ウイルス薬、抗真菌薬の使用も微生物叢と関連があった。過去には免疫抑制剤も微生物叢と関連するという報告もあるが、本研究では個々の薬剤と微生物叢との関連は見られなかった。感染や肝移植そのもののように微生物叢に影響する因子が多いため、単一の免疫抑制剤だけでは微生物叢への影響が十分に出なかったと考えられた。
　ACRは移植片に対する免疫反応であるため、ACR群と比較して非ACR群のほうが免疫抑制が十分にかかっていると考えられる。非ACR群のほうが有意にEnterobacteriaceaeのRAが高かったこと、また移植後の経過で免疫抑制が強いと思われるweek 1の検体でEnterobacteriaceaeのRAが高かったことから、Enterobacteriaceaeが免疫抑制の程度を反映している可能性が示唆された。肝移植後に腸内細菌叢のEnterobacteriaceaeが増えるという報告や、血流感染を起こすEnterobacteriaceaeは腸内細菌叢に由来するという報告があり、本研究でも腸内で増えたEnterobacteriaceaeが免疫抑制によってさらに血流内に侵入しやすくなり、EnterobacteriaceaeのRAが高くなったと考えられた。血漿中微生物叢のEnterobacteriaceaeゲノムは肝移植後のACR発症予測のバイオマーカーになるかもしれない。
　本研究では血液培養陽性時の16検体のうち8検体で、血液培養で検出された細菌と同じ細菌をNGSでも検出し、病因微生物と考えた。この検出率は過去の報告と同程度である。1人の患者の臨床症状悪化時の検体でNGSによってHHV-6が多量に検出されており、NGSの包括的な診断手法としての有用性が期待された。
　本研究のリミテーションとしては、後方視的研究であり採血手技が一定でないかもしれないこと、対象者が成人から小児まで幅広く疾患も様々であること、肝移植前の検体がないことが挙げられる。肝移植前後で血漿中微生物叢がどのように変化しているのか、肝移植後の経過で血漿中微生物叢は移植前の状態に戻っていくのかが今回の研究では不明である。

【結論】
　肝移植後は血漿中微生物叢が変動し、Enterobacteriaceaeと微生物叢の多様度はACR発症予測バイオマーカーとなる可能性がある。NGSは感染症診断において臨床応用できると考えられた。

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参考文献

1. Doycheva I, Leise MD, Watt KD. The intestinal microbiome and the liver transplant recipient: what we know and what we need to know. Transplantation. 2016;100(1):61–8. https://doi.org/10.1097/TP.0000000000001008.

2. De Vlaminck I, Khush KK, Strehl C, Kohli B, Luikart H, Neff NF, et al. Temporal response of the human virome to immunosuppression and antiviral therapy. Cell. 2013;155(5):1178–87. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.10.034.

3. Suzuki T, Kawada JI, Okuno Y, Hayano S, Horiba K, Torii Y, Takahashi Y, Umetsu S, Sogo T, Inui A, Ito Y. Comprehensive detection of viruses in pediatric patients with acute liver failure using next-generation sequencing. J Clin Virol. 2017;96:67–72. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2017.10.001.

4. Takeuchi S, Kawada JI, Okuno Y, Horiba K, Suzuki T, Torii Y, Yasuda K, Numaguchi A, Kato T, Takahashi Y, Ito Y. Identification of potential pathogenic viruses in patients with acute myocarditis using next-generation sequencing. J Med Virol. 2018;90(12):1814–21. https://doi.org/10.1002/jmv.2 5263.

5. Mizrahi H, Peretz A, Lesnik R, Aizenberg-Gershtein Y, Rodríguez-Martínez S, Sharaby Y, Pastukh N, Brettar I, Höfle MG, Halpern M. Comparison of sputum microbiome of legionellosis-associated patients and other pneumonia patients: indications for polybacterial infections. Sci Rep. 2017;7(1):40114. https://doi.org/10.1038/srep40114.

6. Joensen KG, Engsbro ALØ, Lukjancenko O, Kaas RS, Lund O, Westh H, Aarestrup FM. Evaluating next-generation sequencing for direct clinical diagnostics in diarrhoeal disease. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2017;36(7): 1325–38. https://doi.org/10.1007/s10096-017-2947-2.

7. Wang Z, Klipfell E, Bennett BJ, Koeth R, Levison BS, Dugar B, et al. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature. 2011;472(7341):57–63. https://doi.org/10.1038/nature09922.

8. Wang HF, Li LF, Guo SH, Zeng QY, Ning F, Liu WL, Zhang G. Evaluation of antibody level against Fusobacterium nucleatum in the serological diagnosis of colorectal cancer. Sci Rep. 2016;6(1):33440. https://doi.org/10.1 038/srep33440.

9. Qin N, Yang F, Li A, Prifti E, Chen Y, Shao L, Guo J, le Chatelier E, Yao J, Wu L, Zhou J, Ni S, Liu L, Pons N, Batto JM, Kennedy SP, Leonard P, Yuan C, Ding W, Chen Y, Hu X, Zheng B, Qian G, Xu W, Ehrlich SD, Zheng S, Li L. Alterations of the human gut microbiome in liver cirrhosis. Nature. 2014; 513(7516):59–64. https://doi.org/10.1038/nature13568.

10. Yoshimoto S, Loo TM, Atarashi K, Kanda H, Sato S, Oyadomari S, Iwakura Y, Oshima K, Morita H, Hattori M, Honda K, Ishikawa Y, Hara E, Ohtani N. Obesity-induced gut microbial metabolite promotes liver cancer through senescence secretome. Nature. 2013;499(7456):97–101. https://doi.org/10.1 038/nature12347.

11. Païssé S, Valle C, Servant F, Courtney M, Burcelin R, Amar J, Lelouvier B. Comprehensive description of blood microbiome from healthy donors assessed by 16S targeted metagenomic sequencing. Transfusion. 2016;56(5): 1138–47. https://doi.org/10.1111/trf.13477.

12. Moustafa A, Xie C, Kirkness E, Biggs W, Wong E, Turpaz Y, Bloom K, Delwart E, Nelson KE, Venter JC, Telenti A. The blood DNA virome in 8,000 humans. PLoS Pathog. 2017;13(3):e1006292. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1 006292.

13. Castillo DJ, Rifkin RF, Cowan DA, Potgieter M. The healthy human blood microbiome: fact or fiction? Front Cell Infect Microbiol. 2019;9:148. https:// doi.org/10.3389/fcimb.2019.00148.

14. Whittle E, Leonard MO, Harrison R, Gant TW, Tonge DP. Multi-method characterization of the human circulating microbiome. Front Microbiol. 2018;9:3266. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.03266.

15. Tamburini FB, Andermann TM, Tkachenko E, Senchyna F, Banaei N, Bhatt AS. Precision identification of diverse bloodstream pathogens in the gut microbiome. Nat Med. 2018;24(12):1809–14. https://doi.org/10.1038/s41591- 018-0202-8.

16. Lockhart PB, Brennan MT, Sasser HC, Fox PC, Paster BJ, Bahrani-Mougeot FK. Bacteremia associated with toothbrushing and dental extraction. Circulation. 2008;117(24):3118–25. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.107.758524.

17. Haloschan M, Bettesch R, Görzer I, Weseslindtner L, Kundi M, Puchhammer- Stöckl E. TTV DNA plasma load and its association with age, gender, and HCMV IgG serostatus in healthy adults. Age (Dordr). 2014;36(5):9716. https:// doi.org/10.1007/s11357-014-9716-2.

18. Burra P, Masier A, Boldrin C, Calistri A, Andreoli E, Senzolo M, Zorzi M, Sgarabotto D, Guido M, Cillo U, Canova D, Bendinelli M, Pistello M, Maggi F, Palù G. Torque Teno virus: any pathological role in liver transplanted patients? Transpl Int. 2008;21(10):972–9. https://doi.org/10.1111/j.1432-2277.2 008.00714.x.

19. Focosi D, Antonelli G, Pistello M, Maggi F. Torquetenovirus: the human virome from bench to bedside. Clin Microbiol Infect. 2016;22(7):589–93. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2016.04.007.

20. Maggi F, Focosi D, Statzu M, Bianco G, Costa C, Macera L, Spezia PG, Medici C, Albert E, Navarro D, Scagnolari C, Pistello M, Cavallo R, Antonelli G. Early post-transplant Torquetenovirus viremia predicts Cytomegalovirus reactivations in solid organ transplant recipients. Sci Rep. 2018;8(1):15490. https://doi.org/10.1038/s41598-018-33909-7.

21. Görzer I, Jaksch P, Kundi M, Seitz T, Klepetko W, Puchhammer-Stöckl E. Pre- transplant plasma torque Teno virus load and increase dynamics after lung transplantation. PLoS One. 2015;10(3):e0122975. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0122975.

22. Abbas AA, Diamond JM, Chehoud C, Chang B, Kotzin JJ, Young JC, Imai I, Haas AR, Cantu E, Lederer DJ, Meyer KC, Milewski RK, Olthoff KM, Shaked A, Christie JD, Bushman FD, Collman RG. The perioperative lung transplant Virome: torque Teno viruses are elevated in donor lungs and show divergent dynamics in primary graft dysfunction. Am J Transplant. 2017; 17(5):1313–24. https://doi.org/10.1111/ajt.14076.

23. Derrien M, Alvarez AS, de Vos WM. The gut microbiota in the first decade of life. Trends Microbiol. 2019;27(12):997–1010. https://doi.org/10.1016/j.tim.201 9.08.001.

24. Jakobsson HE, Jernberg C, Andersson AF, Sjölund-Karlsson M, Jansson JK, Engstrand L. Short-term antibiotic treatment has differing long-term impacts on the human throat and gut microbiome. PLoS One. 2010;5(3): e9836. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009836.

25. Gollwitzer ES, Marsland BJ. Microbiota abnormalities in inflammatory airway diseases - potential for therapy. Pharmacol Ther. 2014;141(1):32–9. https:// doi.org/10.1016/j.pharmthera.2013.08.002.

26. Li L, Wang F, Liu Y, Gu F. Intestinal microbiota dysbiosis in children with recurrent respiratory tract infections. Microb Pathog. 2019;136:103709. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2019.103709.

27. Bajaj JS, Fagan A, Sikaroodi M, White MB, Sterling RK, Gilles H, Heuman D, Stravitz RT, Matherly SC, Siddiqui MS, Puri P, Sanyal AJ, Luketic V, John B, Fuchs M, Ahluwalia V, Gillevet PM. Liver transplant modulates gut microbial dysbiosis and cognitive function in cirrhosis. Liver Transpl. 2017;23(7):907–14. https://doi.org/10.1002/lt.24754.

28. Wu ZW, Ling ZX, Lu HF, Zuo J, Sheng JF, Zheng SS, Li LJ. Changes of gut bacteria and immune parameters in liver transplant recipients. Hepatobiliary Pancreat Dis Int. 2012;11(1):40–50. https://doi.org/10.1016/s1499-3872(11)60124-0.

29. Miao Q, Ma Y, Wang Q, Pan J, Zhang Y, Jin W, et al. Microbiological diagnostic performance of metagenomic next-generation sequencing when applied to clinical practice. Clin Infect Dis. 2018;67(suppl_2):S231–S40. https://doi.org/10.1093/cid/ciy693.

30. Long Y, Zhang Y, Gong Y, Sun R, Su L, Lin X, Shen A, Zhou J, Caiji Z, Wang X, Li D, Wu H, Tan H. Diagnosis of Sepsis with cell-free DNA by next- generation sequencing technology in ICU patients. Arch Med Res. 2016; 47(5):365–71. https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2016.08.004.

31. Horiba K, Kawada JI, Okuno Y, Tetsuka N, Suzuki T, Ando S, Kamiya Y, Torii Y, Yagi T, Takahashi Y, Ito Y. Comprehensive detection of pathogens in immunocompromised children with bloodstream infections by next- generation sequencing. Sci Rep. 2018;8(1):3784. https://doi.org/10.1038/s41 598-018-22133-y.

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