Пациенты с бактериальными инфекциями, которым быстро ставят диагноз и назначают лечение с наиболее эффективным антибиотиком, скорее выздоравливают, чем те, кому ставят диагноз позднее. Но современные методы определения чувствительности антибактериального средства к возбудителю забирают ценное время, и таким образом пациентам часто назначают антибиотики широкого спектра действия в ожидании диагноза. По последним оценкам Центра по контролю заболеваний (Centers for Disease Control CDC), чрезмерное использование антибиотиков широкого спектра действия привело к появлению устойчивых к антибиотикам микроорганизмов, которые ежегодно убивают 35 000 американцев.
Новый диагностический подход, разработанный учеными поможет решить эту проблему, позволив врачам точно подобрать подходящий антибиотик в течение нескольких часов, а не дней. Этот быстрый тест потенциально может быть применен к любой бактериальной инфекции и антибиотику. Данное исследование опубликовано в научном журнале Nature Medicine.
Актуальность проблемы
Современный «фенотипический» метод тестирования чувствительности к антибиотикам (antibiotic susceptibility testing, AST), основанный на золотом стандарте, включает отбор бактерий у пациента и выращивание их в чашке Петри в присутствии различных антибиотиков, чтобы определить, какое антибактериальное средство замедляет рост патогена. Эти анализы являются точными, но для получения результатов требуется несколько дней.
«Возможность быстрого и точного определения оптимального антибиотика значительно улучшила бы уход за пациентами с инфекцией, в то же время обеспечив разумное и эффективное использование огромного арсенала антибиотиков», – заявляют авторы исследования.
Материалы и методы исследования
Работа велась под руководством Хунга (Hung) и Роби Бхаттачарьи (Roby Bhattacharyya). Новый тест, называемый Genotypic и Phenotypic AST посредством обнаружения РНК, или GoPhAST-R, может дать результаты менее чем за четыре часа.
Результаты научного исследования
Ученые применили алгоритмы машинного обучения для идентификации транскриптов мРНК, которые лучше всего отличают чувствительные к антибиотикам от устойчивых к лекарствам организмы. Затем GoPhAST-R использует эти транскрипты для классификации образцов с неизвестной лекарственной чувствительностью. Поиск признаков мРНК лекарственной чувствительности позволяет быстро определить чувствительность организма к определенным антибиотикам, независимо от основных генетических корней устойчивости.
Метод также анализирует последовательность транскриптов мРНК, чтобы выявить, несут ли бактерии ключевые гены, о которых известно, что они вызывают лекарственную устойчивость. Интеграция этих генотипических данных с данными, основанными на фенотипической экспрессии, улучшила эффективность GoPhAST-R, который, как показали ученые, был на 94-99% точным.
Ученые продемонстрировали, что GoPhAST-R может идентифицировать восприимчивость к трем основным классам антибиотиков в современном клиническом использовании – карбапенемам, фторхинолонам и аминогликозидам – у пяти патогенных микроорганизмов, которые зачастую становятся лекарственно устойчивыми: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa. Ученые продемонстрировали клинический потенциал теста, используя GoPhAST-R для быстрого определения чувствительности патогена к ципрофлоксацину в образцах пациентов из лаборатории клинической микробиологии MGH.
Чтобы ускорить работу GoPhAST-R, команда ученых сотрудничала с биотехнологической фирмой NanoString для использования своей платформы обнаружения РНК следующего поколения, NanoString Hyb & Seq. Прибор позволяет GoPhAST-R определять восприимчивость к антибиотикам менее чем через четыре часа после положительного обнаружения бактерий в культуре крови, по сравнению с 28-40 часами с использованием стандартных клинических лабораторных методов.
Авторы другого исследования утверждают, что антибиотики снижают выживаемость больных раком, принимающих иммунотерапию.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
