Чем быстрее, тем лучше
В настоящее время сепсис является одной из основных причин потери здоровья – ежегодно регистрируется до 50 миллионов случаев сепсиса и 11 миллионов смертей в результате сепсиса в год. Надежная и ранняя идентификация патогена помогает быстро выбрать наиболее подходящий антибиотик, увеличивая вероятность лучших результатов лечения и выживания пациента. В настоящее время стандартная диагностика по-прежнему основывается на микробиологическом культивировании патогенов, которое в большинстве случаев (от 70 до 90%) не позволяют получить результат своевременно и достаточно точно.
Техника секвенирования следующего поколения в режиме реального времени, созданная исследователями из Гейдельбергского университета и Института межфазной инженерии и биотехнологии им. Фраунгофера, Германия, производит анализ небольшого количества микробной внеклеточной ДНК в плазме пациентов с сепсисом, предоставляя возможность точной диагностики возбудителей сепсиса в течение нескольких часов после взятия крови.
Она включает в себя несколько новаторских процессов, используемых для последовательности нуклеотидов в ДНК.
В своей предыдущей работе исследователи описали систему, использующую секвенирование следующего поколения для обнаружения патогенных микроорганизмов в крови, которая была более чувствительной и быстрой, чем стандартный посев крови (результат был готов в течение 28 часов). Однако конечной целью исследователей была разработка еще более быстрого теста для более раннего начала лечения.
Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи использовали для диагностики высокопроизводительное нанопоровое секвенирование микробной ДНК третьего поколения. Обычно нанопоровое секвенирование используется для анализа достаточного количества длинных фрагментов ДНК. Однако микробные внеклеточные ДНК циркулируют в крови малыми фрагментами и в небольших количествах. Нанопоровое секвенирование предоставляет возможность анализа в реальном времени, значительно сокращая время, необходимое для получения результатов. Исследователи также создали специально адаптированные биоинформационные процедуры для надежной идентификации патогенных микроорганизмов.
Новый метод основан на использовании ручного секвенатора MinION.
Нанопоровый секвенатор, используемый для анализа ДНК микроорганизмов у пациентов с сепсисом. Источник: Fraunhofer IGBI.
В данном исследовании авторы проанализировали плазму, взятую от четырех пациентов с сепсисом и трех здоровых людей. ДНК каждого образца подвергали секвенированию с использованием двух технологий: стандартного секвенирования Illumina и нового нанопорового секвенирования. Во втором случае все образцы пациентов с сепсисом дали положительный результат на соответствующие бактериальные, вирусные или грибковые патогены.
После дополнительных усовершенствований новая технология увеличила пропускную способность секвенирования в 3,5 раза – до 5-6 часов. С техникой Illumina окончательные результаты были доступны только после окончания секвенирования, через 24-30 часов.
Новая система может облегчить выбор антибактериального вмешательства в отделениях реанимации и интенсивной терапии, давая результат в течение одной врачебной смены. Это, в свою очередь, может значительно улучшить результаты лечения пациентов.
Исследователи также сравнили вероятность обнаружения патогена с помощью системы MinION с высокоточной и клинически подтвержденной методикой Illumina при ретроспективном анализе 239 образцов, взятых у пациентов с сепсисом. Хотя точность нанопорового секвенирования была ниже, чем при использовании Illumina (приблизительно 85% против 99%), они обнаружили сильную корреляцию между результатами, полученными обоими методами.
Посев крови показывает результаты в лучшем случае через несколько суток, подвержен ошибкам и загрязнениям, но он пока считается стандартом диагностики сепсиса. Платформа нанопорового секвенирования может сократить время диагностики до нескольких часов. Авторы надеются, что в скором времени она заменит стандарт диагностики сепсиса.
Статья C.W.Stratton et al. Diagnosing Bacteremia in Real Time Using Next-Generation Sequencing–Based Technology опубликована в Journal of Molecular Diagnostics.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Elsevier: New next-generation sequencing technique dramatically shortens diagnosis of sepsis.