Общая проблема при диагностике инфекционных заболеваний заключается в том, что наличие потенциального возбудителя в организме не обязательно означает, что пациент болен. Это может быть особенно сложным для лечения реципиентов трансплантированных органов, которые часто борются с инфекцией, а также с осложнениями, связанными с иммуносупрессией.
Новое исследование Корнелла «Анализ бесклеточного метагеномного секвенирования ДНК, который интегрирует реакцию хозяина на инфекцию», опубликованное 26 августа в Proceedings of the National Academy of Sciences, представляет метод идентификации вирусов и бактерий. в организме человека и количественно оценить повреждения органов с помощью мертвых фрагментов ДНК, называемых бесклеточной ДНК, которые бродят по кровотоку и моче.
Полученный тест является простым, быстрым, недорогим и достаточно обобщающим, чтобы идентифицировать тысячи бактерий и вирусов.
«Это действительно произошло благодаря сотрудничеству с клиницистами, которые объяснили нам эту распространенную проблему в диагностике инфекционных заболеваний», - сказал соавтор Ивейн Де Вламинк, доцент Роберта Н. Нойса в области наук о жизни и технологии в Школа биомедицинской инженерии Майнига. «Поэтому мы разработали тест, который одновременно информировал бы нас о наличии или отсутствии широкого спектра патогенов, но в то же время сообщал бы нам о повреждении различных тканей хозяина. Объединенная информация позволяет нам более определенно сказать, является ли человек имеет дело с болезнью или нет."
Де Вламинк и его команда объединились с исследователями из Weill Cornell Medicine и сосредоточились на инфекциях мочевыводящих путей у пациентов с трансплантацией почки.
Ведущий автор и доктор философии. Студент D. Алекс Ченг использовал высокопроизводительное секвенирование ДНК, чтобы идентифицировать любые микроорганизмы, которые присутствовали в клинических образцах, и отличить их от ДНК хозяина с помощью бисульфитного секвенирования - процесса, при котором бесклеточная ДНК обрабатывается солью для выявления меток метилирования. Эти метки помогли исследователям проследить ткани происхождения бесклеточной ДНК и измерить степень повреждения различных тканей хозяина.
«В полевых условиях врачи, которые пытаются диагностировать инфекционные заболевания, и люди, управляющие микробиологическими лабораториями, все больше и больше воодушевляются использованием подходов геномной медицины для диагностики», - сказал Де Вламинк. «Но все еще оставался большой пробел, чтобы оценить, действительно ли этот организм вызывает заболевание».
"Это действительно важный вопрос", - сказал он. «Поскольку некоторые организмы являются просто комменсалами, они живут бок о бок с хозяином. Наш кишечник наполнен микробами, но эти микробы могут быть не причиной того, что вы страдаете от болезней. В каком-то смысле вы заражены. Вы колонизированы, но это всего лишь часть нормальной биологии."
Тест настолько обобщаемый, что можно идентифицировать практически любой организм, имеющий ДНК-геном.
«Инфекционные заболевания являются основной причиной бремени болезней во всем мире», - сказал Ченг. «Они влияют почти на каждую демографическую группу, и их не очень легко понять. Поэтому иметь тест, который потенциально может помочь такому большому количеству и широкому кругу людей, очень интересно».
«Реципиенты трансплантатов, из-за пожизненной медикаментозной терапии, необходимой для защиты их пересаженных органов, всегда подвержены риску осложнений, связанных с инфекцией», - сказал соавтор доктор Маниккам Сутантиран, руководитель отдела нефрологии, гипертонии и трансплантационной медицины. и Стэнтон Гриффис, почетный профессор медицины Медицинского центра Вейл Корнелл и Медицинского центра Нью-Йорк-Пресвитериан/Вейл Корнелл. «Точный тест, который информирует не только о наличии инфекционных агентов, но и о наличии или отсутствии повреждения тканей, является важным шагом на пути к персонализации терапии и повышению безопасности трансплантации органов."
Для соавтора доктора Даршаны Дадхания, адъюнкт-профессора медицины Weill Cornell Medicine и нефролога NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center, этот тест особенно полезен для диагностики повреждений, вызванных полиомавирусом BK (BKV) инфекционное заболевание. В то время как от 25% до 30% реципиентов трансплантата почки имеют вирус в крови или моче, только 5% испытывают нефропатию или заболевание почек, вызванное вирусом, сказал Дадхания.
В этом исследовании мы смогли продемонстрировать, что почечно-специфическая бесклеточная ДНК мочи выше у лиц с нефропатией BKV по сравнению с лицами с репликацией BKV только и без репликации BKV, что указывает на роль для этого анализа для мониторинга повреждения почек в условиях активной репликации вируса и инфекции», - сказал Дадхания. «Это особенно важно, потому что не существует специфической терапии активной репликации BKV».