Ускоренная диагностика сепсиса благодаря нанопоровому секвенированию

Исследователи из Fraunhofer IGB разработали диагностическую процедуру для быстрого определения патогенов при сепсисе, которая использует высокопроизводительное секвенирование образцов крови и дает результаты намного быстрее, чем традиционные культуральные методы. Благодаря новейшим методам секвенирования одиночных молекул идентификация возбудителей возможна уже через несколько часов. Методология проходит тестирование в многоцентровом исследовании с участием нескольких сотен пациентов.

Сепсис — опасное для жизни заболевание, вызываемое неконтролируемым размножением патогенов (бактерий, вирусов или паразитов) в крови. В Германии от него ежегодно умирает около 60 000 человек. Успех терапии напрямую зависит от скорости постановки диагноза и идентификации типа патогена.

Во многих больницах до сих пор используют микробиологические методы: патогены выращивают из образцов крови в лаборатории, а затем идентифицируют. Ограничения этого подхода:

• Длительное время получения результата — от 2 до 5 дней.
• Низкая частота обнаружения — положительный результат лишь в 10–30% случаев.
• Невозможность культивирования некоторых патогенов, что приводит к ложноотрицательным результатам.

Высокопроизводительная платформа для быстрого и надежного обнаружения патогенов

Альтернативная процедура от Fraunhofer IGB использует секвенирование нового поколения (NGS) микробной циркулирующей бесклеточной ДНК (cfDNA) из образцов крови пациентов. Частота обнаружения в 5–6 раз лучше, чем у культуральных методов.

Процесс состоит из трех этапов:

1. Подготовка образца.
2. Секвенирование.
3. Биоинформатический анализ со специально разработанными диагностическими алгоритмами.

Релевантные бактерии, вирусы или грибы могут быть четко идентифицированы в течение 24–30 часов после забора крови без длительного культивирования. Платформа также подходит для диагностики других заболеваний (эндокардит, инфекции спинномозговой жидкости) и может определять устойчивость патогена к антибиотикам.

Клиническая валидация платформы для сепсиса проходит в многоцентровом исследовании с участием 500 пациентов в 20 клиниках. Проект поддерживается фондом Dietmar Hopp Foundation.

Более быстрая и экономичная диагностика

Использование технологий секвенирования 3-го поколения, в частности нанопорового секвенирования отдельных молекул ДНК, позволяет исследовать микробную ДНК в реальном времени и сократить идентификацию патогена до 6–8 часов.

«С нанопоровым секвенированием мы получаем результаты каждую минуту», — объясняет д-р Кай Зон, руководитель направления «In-vitro Diagnostics» в Fraunhofer IGB. — «В будущем рутинное обнаружение патогенов менее чем за 6 часов после забора крови кажется осуществимым».

Однозначную идентификацию патогенов обеспечивают математические расчеты на основе последовательностей из образца пациента. Исследователи разработали Sepsis Indicating Quantifier (SIQ) Score — релевантность-скор, который биоинформатически сравнивает данные инфицированных лиц с контрольными группами здоровых людей.

«Наши алгоритмы поддерживают быстрые и адекватные терапевтические решения. В будущем это также может выполняться как тест у постели больного (point-of-care) непосредственно в отделении интенсивной терапии», — отмечает д-р Зон.