O tehnică inovatoare îmbunătățește identificarea infecțiilor sistemului nervos central
O cercetare recentă condusă de Dr. Ghaniah Hassan-Smith de la Universitatea Aston a descoperit o nouă metodă de diagnosticare a infecțiilor sistemului nervos central, precum meningita și encefalita, care pot fi greu de identificat prin metodele convenționale.
Tehnica dezvoltată de Dr. Hassan-Smith, lector senior clinic la Aston Medical School, și colaboratorii săi se bazează pe secvențierea metagenomică, un test genetic extrem de sensibil, combinat cu un sistem nou și unic de „filtrare” computațională pentru a identifica bacteriile și virusurile potențial patogene din informațiile complexe generate.
Echipa de cercetare a inclus pe Dr. Zaki Hassan-Smith, profesor asociat clinic la Aston Medical School, și colaboratori de la Universitatea din Birmingham – profesor Nicholas Loman, director al Institutului de Microbiologie și Infecție, Dr. Joshua Quick, UKRI Future Leaders, și Dr. Nicola Cumley, om de știință clinic.
Infecțiile sistemului nervos central pot fi grave și necesită un diagnostic și un tratament rapid. De obicei, aceste infecții sunt diagnosticate prin recoltarea lichidului cefalorahidian prin puncție lombară și combinarea cunoștințelor despre simptomele pacientului cu teste de laborator, cum ar fi microscopie, cultură de microorganisme și teste PCR țintite pentru organisme specifice. Aceasta necesită ca echipa medicală să aibă cunoștințe despre ceea ce caută.
Într-o proporție semnificativă de pacienți cu o infecție suspectată a sistemului nervos central (peste 50% în unele medii, cum ar fi unitățile de terapie intensivă), nu este identificat niciun organism patogen cauzal. Acest lucru poate fi din cauza faptului că patogenul este neașteptat, prezent doar în cantități mici sau pentru că tratamentele antibacteriene sau antivirale au fost deja începute.
În loc să testeze pentru patogeni individuali, secvențierea metagenomică analizează tot materialul genetic prezent într-un eșantion, eliminând datele genomice inutile și identificând ADN și ARN și din ce microorganisme este probabil să provină. Aceasta înseamnă că personalul medical poate căuta simultan diferite bacterii, virusuri și alte microorganisme, inclusiv patogeni neobișnuiți sau neașteptați, ceea ce este deosebit de relevant pentru infecțiile sistemului nervos central, unde există provocări majore de diagnostic.
Cercetătorii au testat eșantioane de lichid cefalorahidian de la pacienți cu infecții ale sistemului nervos central, provenind de la UHB, și le-au comparat cu eșantioane de control neurologic noninfecțios.
Eșantioanele pot fi contaminate cu alte microorganisme, de exemplu cele găsite pe piele sau în reagenți de laborator. Acest lucru poate duce la semnale care par disproporționat de importante. Dr. Ghaniah Hassan-Smith și echipa au dezvoltat o serie de filtre pentru a elimina acest „zgomot de fundal” bazat pe bioinformatică. Aceasta este o tehnică care folosește metode computaționale pentru a înțelege datele biologice, în acest caz, semnalele ADN și ARN din eșantioanele de lichid.
Filtrele sunt capabile să separe semnalele potențial semnificative ale patogenilor de acest zgomot de fundal și astfel să determine care este agentul infecțios. Metoda reunește mai multe piese de informație de secvențiere, în loc să se bazeze pe un singur rezultat.
Infecțiile sistemului nervos central, cum ar fi meningita și encefalita, pot fi extrem de grave, dar în multe cazuri nu reușim să identificăm organismul responsabil. Testele convenționale sunt foarte bune la identificarea patogenilor pe care îi suspectăm, dar secvențierea metagenomică ne oferă posibilitatea interesantă de a căuta mult mai larg, inclusiv cauze neobișnuite sau neașteptate ale infecției.
Dificultatea este că căutarea tuturor acestor informații înseamnă, de asemenea, găsirea multor semnale de zgomot. Nu fiecare semnal microbian detectat într-un eșantion reprezintă o infecție reală, astfel că interpretarea acestor seturi de date foarte complexe este una dintre principalele provocări în integrarea secvențierii metagenomice în practica clinică.
Aceasta nu este destinată să înlocuiască microbiologia convențională. „Mai degrabă, sperăm ca munca noastră să contribuie la dezvoltarea unor modalități mai standardizate de interpretare a secvențierii metagenomice și, în cele din urmă, să ajute la aducerea acestei tehnologii puternice mai aproape de practica clinică de rutină”, a afirmat Dr. Ghaniah Hassan-Smith.
