Прорывной тест для скрининга всех известных бактериальных инфекций

Ученые из Центра инфекций и иммунитета (CII) Колумбийского университета разработали первую диагностическую платформу, способную одновременно выявлять все известные патогенные для человека бактерии, а также маркеры вирулентности и антибиотикорезистентности. Исследование в журнале mBio описывает работу платформы BacCapSeq.

"После одобрения для клинического использования BacCapSeq даст врачам мощный инструмент для быстрого и точного скрининга всех известных патогенных бактерий, включая те, что вызывают сепсис — третью по значимости причину смерти в США", — говорит первый автор Орхид М. Алликок, доктор философии. "Эта платформа в 1000 раз чувствительнее традиционных неспецифических тестов, на уровне тестов, которые проверяют одну бактерию за раз".

Сейчас самый распространенный метод диагностики сепсиса может занимать до трех дней, а информация об устойчивости к антибиотикам — еще дольше. В ожидании результата врачи обычно назначают антибиотики широкого спектра, что способствует росту резистентности. BacCapSeq дает результат за 70 часов, но исследователи считают, что с развитием вычислительных мощностей платформа станет быстрее.

По оценкам Всемирного экономического форума, ежегодно в США от устойчивых к антибиотикам инфекций умирает 100 000 человек, а в мире — 700 000, причем наибольшее бремя ложится на развивающиеся страны. Прямые ежегодные затраты на антибиотикорезистентность в США составляют $20–35 млрд, плюс $35 млрд потерянной продуктивности. Всемирный банк в 2017 году спрогнозировал влияние на мировой ВВП в размере $1,1–3,4 трлн.

BacCapSeq содержит 4,2 миллиона генетических зондов для обнаружения уникальной ДНК всех 307 патогенных бактерий, а также биомаркеров устойчивости к антибиотикам и вирулентности. Каждый зонд связывается с соответствующей последовательностью; если конкретная бактерия или маркер присутствуют в образце, магнитный процесс "вытягивает" их уникальные последовательности для последующей идентификации. Даже самые современные мультиплексные ПЦР-системы могут выявлять до 19 патогенных бактерий и не оценивают вирулентность и резистентность.

В исследовании оценивалась работа BacCapSeq на образцах: крови с добавленной ДНК бактерий, крови с бактериальными клетками, образцах культур крови и крови пациентов с необъяснимым сепсисом. В каждом случае платформа превзошла традиционные методы, иногда обнаруживая инфекции, пропущенные альтернативным методом. В одном случае тест выявил бактерию Gardnerella vaginalis (редко ассоциирующуюся с серьезными заболеваниями) как причину сепсиса у пациента с ВИЧ/СПИД.

BacCapSeq дополняет VirCapSeq — аналогичный тест, разработанный в CII для скрининга всех известных вирусных инфекций. Тест для дифференциальной диагностики грибковых инфекций находится в разработке.

"Микробиологическая разведка должна быть неотъемлемой частью прецизионной медицины", — говорит директор CII В. Иан Липкин. "Точная ранняя дифференциальная диагностика инфекционных заболеваний и знание профилей чувствительности к препаратам снизят смертность, заболеваемость и затраты на здравоохранение".