Технология быстрого секвенирования генов устойчивости может ускорить идентификацию устойчивых к антибиотикам бактерий

        

Исследователи из Johns Hopkins Medicine говорят, что они добавили доказательства того, что технология быстрого секвенирования генов устойчивости может точно ускорить идентификацию определенных штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам, которые вызывают отвращение и убивают некоторых пациентов. Отчет о проверке концептуального исследования, опубликованный в январском выпуске «Противомикробные препараты и химиотерапия» свидетельствует о том, что эта технология может ускорить «персонализированный» выбор антибиотиков, в которых нуждаются критически больные пациенты.

«Задержки в назначении эффективной антибиотикотерапии для лекарственно-устойчивых инфекций увеличивают риск плохих результатов», – говорит

Тамма отмечает, что количество устойчивых к лекарственным средствам бактериальных инфекций резко возрастает, в значительной степени из-за чрезмерного использования антибиотиков и отчасти из-за того, что бактерии могут легко приобретать новые гены устойчивости у других бактериальных штаммов или видов, особенно в условиях больниц. где разные штаммы могут смешиваться. Тамма говорит, что усилия по разработке новых антибиотиков ведутся, но они ограничены.

По оценкам Центров США по контролю и профилактике заболеваний, каждый год не менее 2 миллионов человек заболевают устойчивой к антибиотикам инфекцией, и по меньшей мере 23 000 человек умирают от них. В настоящее время типичные лабораторные тесты для выявления конкретных штаммов бактерий требуют 24 часа для выращивания микробной культуры, отобранной у пациентов, плюс дополнительные 24–48 часов для определения того, какие обычно используемые антибиотики будут эффективны против него. Для бактерий, устойчивых к нескольким лекарствам, дальнейшие тесты могут потребовать дополнительных 24-48 часов, чтобы определить, какие антибиотики последней инстанции могут уничтожить инфекцию.

В течение многих лет ученым удавалось проводить скрининг бактериальных геномов на наличие специфических генов, устойчивых к антибиотикам, трудоемкий и длительный процесс, до недавнего появления новых технологий, способных секвенировать и анализировать бактериальные геномы в течение нескольких часов. Эти технологии также предлагают быстрые способы точно определить, какой тип резистентных генов содержат патогены.

В своем исследовании, разработанном для проверки концепции таких методов, Тамма и Патрисия Дж. Симнер, доктор философии, доктор наук (ABMM), старший автор исследования и доцент кафедры патологии и медицинской микробиологии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса использовали ДНК-секвенатор с нанопорами – новый тип технологии, который дает результаты намного быстрее, чем другие инструменты для секвенирования ДНК, так как он измеряет электрический сигнал, когда цепочка ДНК движется через крошечную пору (т.е. нанопор). Электрический сигнал контролируется в режиме реального времени, что позволяет анализировать результаты секвенирования в течение нескольких минут. Другим секвенсорам требуется минимум 24 часа, прежде чем можно будет провести анализ результатов.

Исследователи использовали новый секвенатор для выявления генов устойчивости к антибиотикам у нескольких штаммов Klebsiella pneumoniae, бактерий, которые могут безвредно обитать в кишечнике человека, но могут вызывать серьезные инфекции, если попадают в кровоток, мочевыводящие пути или легкие. В то время как все типичные штаммы K. pneumoniae можно лечить с помощью обычных антибиотиков, таких как цефтриаксон, штаммы с приобретенными генами, устойчивыми к антибиотикам, могут стать опасными и смертельными. Те, кто наиболее подвержен риску, госпитализированы, неоднократно подвергались воздействию антибиотиков или поступают из частей мира, известных высоким уровнем устойчивости к антибиотикам.

Команда собрала клинические образцы, которые выращивали K. pneumoniae в культуре, у 40 взрослых пациентов, госпитализированных в больницу Джона Хопкинса, извлекла бактериальную ДНК и провела ДНК через секвенатор нанопор. Исследователи использовали два разных подхода к определению генов устойчивости к антибиотикам. Подход анализа в реальном времени, который позволяет исследователям прочесывать уже секвенированные части генома, пока остальная часть ДНК еще читается, выявил гены устойчивости в течение восьми часов. Подход на основе сборки занял 14 часов, но оказался более точным и менее подверженным ошибкам. Подход в реальном времени правильно идентифицировал гены и мутации устойчивости к K. pneumoniae в 77 процентах случаев, а основанный на сборке – в 92 процентах.

«Несмотря на то, что нам все еще нужно ждать 24 часа для роста культуры, мы смогли сократить время на выявление эффективной антибиотикотерапии как минимум на 20 часов по сравнению с нашим текущим стандартом лечения», – говорит Симнер. Команда также считает, что дальнейшая автоматизация пробоподготовки может сократить время ожидания оптимальной терапии.

Тамма и Симнер предупреждают, что их исследование не означает, что технология готова для клинического использования или что она окажется менее дорогой или рентабельной.

Исследование было ограничено небольшим размером выборки и только одним бактериальным организмом. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы проверить ценность нового секвенсора с другими бактериями, а применяемые методы все еще нуждаются в уточнениях, чтобы его было легко использовать в клинических условиях.

Тамма говорит, что их выводы являются логическим следствием стремления к точной или персонализированной медицине, которая использует генетическую специфику для руководства лечением пациентов с инфекциями, раком, болезнями сердца и другими расстройствами.

Источник:

https://www.hopkinsmedicine.org/news/newsroom/news-releases/whole-genome-sequencing-method-may-speed-personalized-treatment -of лекарственная устойчивость-инфекция

      

Source link