Šeimininko geno ekspresijos profilių ir metagenominio patogeno aptikimo iš plazmos nukleino rūgšties derinys leidžia tiksliai diagnozuoti sepsį

Šeimininko geno ekspresijos profilių ir metagenominio patogeno aptikimo iš plazmos nukleino rūgšties derinys leidžia tiksliai diagnozuoti sepsį

Neseniai paskelbtame tyrime Natūrali mikrobiologija Tyrėjai sukūrė integruotą šeimininko, mikrobo ir plazmos metagenomiką, kad palengvintų sepsio diagnozę.

Lernen: Integrierte Wirts-Mikroben-Plasma-Metagenomik zur Sepsis-Diagnose in einer prospektiven Kohorte kritisch kranker Erwachsener. Bildnachweis: Kateryna Kon/Shutterstock

fone

Sepsis sudaro 20% visų mirčių visame pasaulyje ir 20–50% visų mirčių ligoninėse Jungtinėse Valstijose. Pradinis mikrobinių infekcijų nustatymas ir nustatymas yra būtinas, kad būtų laiku ir veiksmingai skiriamas gydymas antibiotikais, o tai labai svarbu išgyvenant nuo sepsio. Tačiau daugiau nei 30% atvejų etiologinių patogenų nenustatoma. Svarbu atskirti sepsį nuo neinfekcinių sisteminių ligų, nes hospitalizavimo metu jos dažnai atrodo kliniškai panašios.

Apie studiją

Šiame tyrime mokslininkai sukūrė sepsio diagnostikos įrankį, kuris sujungia šeimininko transkripcijos profiliavimą su išsamiu patogeno identifikavimu.

Dviejose tretinės slaugos ligoninėse komanda atliko perspektyvinį stebėjimo tyrimą, kuriame dalyvavo kritinės būklės suaugusieji, paguldyti iš skubios pagalbos skyriaus (ED) į intensyviosios terapijos skyrių (ICU). Pacientai buvo suskirstyti į penkis pogrupius pagal sepsio buvimą ar nebuvimą. Šie pacientai buvo tie, kurie: (1) turėjo kliniškai patvirtintą sepsią ir patvirtintą bakterinę kraujotakos infekciją (SepsisBSI); (2) kliniškai patvirtintas sepsis ir patvirtinta ne kraujotakos infekcija (sepsis ne BSI); 3) įtariamas sepsis, kuriam būdingi neigiami klinikiniai mikrobiologiniai tyrimai (įtariamas sepsis); 4) pacientai be sepsio požymių ir jų kritinės ligos paaiškinimas (nėra sepsio); arba (5) pacientai, kurių statusas neapibrėžtas (Neterminuotas).

Atlikdama ribonukleino rūgšties (RNR) sekos nustatymą viso kraujo mėginiuose, komanda pirmiausia ištyrė transkripcijos skirtumus tarp pacientų, kuriems buvo kliniškai ir mikrobiologiškai įrodytas sepsis, ir pacientų, kuriems nebuvo infekcijos simptomų. Metodas, vadinamas genų rinkinio praturtinimo analize (GSEA), aptinka genų grupes duomenų rinkinyje su susijusiomis biologinėmis funkcijomis.

Buvo atliktas diferencinės genų ekspresijos (DE) tyrimas SepsisBSI ir Sepsisnon-BSI grupėse, siekiant nustatyti tolesnius skirtumus tarp sepsiu sergančių pacientų, sergančių infekcijomis kraujyje ir periferinėse vietose. Grupė sukūrė universalų sepsio diagnostikos klasifikatorių, pagrįstą genų ekspresijos modeliais visame kraujyje, reaguodama į praktinį poreikį diagnozuoti sepsį tiek sepsiu BSI sergantiems, tiek sepsiu nesergantiems pacientams. Grupė naudojo „Bagged Support Vector Machine“ (bSVM) mokymosi strategiją, kad pasirinktų genus, kurie sėkmingiausiai atskyrė sepsiu sergančius pacientus (SepsisBSI ir Sepsisnon-BSI) nuo pacientų, kuriems nėra sepsio (No-Sepsis).

Nustačius RNR iš gautų pacientų, kurių plazmos mėginiai buvo prieinami, buvo nustatyta 2, 3 × 107 rodmenų mediana. Be to, buvo atlikta DE analizė, siekiant nustatyti, ar biologiškai patikimas signalas gali būti naudojamas atskirti pacientus, sergančius sepsiu ir be jo.

Rezultatai

Širdies nepakankamumo paūmėjimas, perdozavimas / apsinuodijimas, širdies sustojimas ir plaučių embolija buvo dažniausiai diagnozuotos ligos be sepsio. Nepriklausomai nuo pogrupio, daugumai pacientų reikėjo vazopresoriaus palaikymo ir mechaninės ventiliacijos. Pacientai, sergantys SepsisBSI ir Sepsisnon-BSI, kuriems buvo įrodytas sepsis, nesiskyrė nuo sepsio nesergančių pacientų amžiaus, lyties, rasės, etninės kilmės, APACHE III balo, imunodeficito, intubacijos būsenos, didžiausio baltųjų kraujo kūnelių skaičiaus ar 28 dienų mirtingumo. Pacientų, kuriems nebuvo sepsio, grupėje visi pacientai, išskyrus vieną, turėjo du ar daugiau sisteminio uždegiminio atsako sindromo (SIRS) kriterijų.

Tyrime taip pat nustatyta, kad sumažėjo signalizacijos keliai, susiję su ribosomų RNR apdorojimu ir vertimu, taip pat genų, susijusių su įgimtu imuniniu signalizavimu ir neutrofilų degranuliacija, reguliavimas sepsiu sergantiems pacientams. Naudodama DE analizę, komanda rado 5227 genus. Sepsio ne BSI grupė parodė genų, susijusių su defensinais, antimikrobiniais peptidais ir G-alfa signalizacija, taip pat kitais signalizacijos keliais, praturtėjimą. Kita vertus, SepsisBSI grupė parodė genų, susijusių su, be kita ko, su imunoreguliacine sąveika tarp ne limfoidinių ir limfoidinių ląstelių bei CD28 signalizacijos, praturtėjimą.

bSVM modelis parodė, kad vidutinė kryžminio patvirtinimo sritis pagal imtuvo veikimo charakteristikų (ROC) kreivę (AUC) yra 0,81. Mėginių, kurių nuorašų skaičius buvo mažesnis už kokybės kontrolės (QC) slenkstį, vidutinė įvesties masė buvo mažesnė nei mėginių, kurių skaičius buvo pakankamas.

Įdomu tai, kad keletas skirtingai išreikštų genų buvo identifikuoti kaip sepsio biomarkeriai, įskaitant padidėjusį CD177, slopintą žmogaus leukocitų antigeno-DR izotipą (HLA-DRA), o tai rodo biologiškai reikšmingą transkripto parašą iš plazmos RNR. Sepsio ne BSI grupėje plazmos dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) metagenominė naujos kartos seka (mNGS) atskleidė tris iš aštuonių bakterinių šlapimo takų infekcijų (UTI) patogenų ir du iš 25 bakterinių apatinių kvėpavimo takų infekcijų (LRTI) patogenų. Nė vienas iš trijų pacientų, sergančių sunkiu C. difficile sukeltu kolitu, neturėjo šio patogeno. Aštuoniems iš 73 pacientų, kuriems buvo patvirtintas sepsis, buvo nustatyti papildomi galimi bakteriniai patogenai, kurių kultūra nenustatė.

Diplomas

Apskritai tyrimo rezultatai parodė, kad patikima sepsio diagnozė palengvinama derinant šeimininko geno ekspresijos profiliavimą su metagenominių patogenų identifikavimu iš plazmos nukleino rūgšties. Norint patikrinti ir įvertinti šios nuo kultūros nepriklausomos diagnostikos strategijos terapinę naudą, reikia atlikti tolesnius tyrimus.

Nuoroda:

• Kalantar, K., Neyton, L., Abdelghany, M., Mick, E., Jauregui, A. & Caldera, S. et al. (2022). Integrierte Wirts-Mikroben-Plasma-Metagenomik zur Sepsis-Diagnose in einer prospektiven Kohorte kritisch kranker Erwachsener. Naturmikrobiologie. doi: 10.1038/s41564-022-01237-2 https://www.nature.com/articles/s41564-022-01237-2

.