123RF
Test w ciągu godziny wskaże przyczynę gorączki u dzieci
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 07.06.2021
Źródło: Komisja Europejska/CORDIS
Działy:
Aktualności w Lekarz POZ
Aktualności
Wyobraźmy sobie test, który pozwala zidentyfikować dokładną przyczynę gorączki u dzieci w ciągu godziny. Koniec z czekaniem, powrotami do szpitali po niewłaściwej diagnozie czy niepotrzebnym podawaniem antybiotyków. Właśnie nad tym pracowali uczeni zajmujący się projektem PERFORM, wykorzystując w tym celu sekwencjonowanie RNA i analizę białek.
Partnerzy związani z projektem PERFORM (Personalised Risk assessment in febrile illness to Optimise Real-life Management across the European Union) postawili sobie za cel rozwiązanie trzech głównych problemów związanych z gorączką z nieznanej przyczyny u dzieci: dużej liczby dzieci niepotrzebnie leczonych antybiotykami, ciągle występującej kwestii nierozpoznawania niektórych infekcji bakteryjnych oraz długiego czasu potrzebnego do uzyskania wyników badań.
– Zdecydowana większość dzieci pojawiających się na izbie przyjęć to przypadki lekkich schorzeń, które nie wymagają leczenia, ale są wśród nich również nieliczni mali pacjenci cierpiący na infekcje bakteryjne, z których mogą się rozwinąć choroby zagrażające życiu, takie jak posocznica, zapalenie opon mózgowych, zapalenie płuc, zapalenie kości i szpiku czy bakteryjne zapalenie stawów – mówi prof. Michel Levin z wydziału Pediatrii i Międzynarodowej Opieki Zdrowotnej Dzieci w Imperial College w Londynie, koordynator projektu PERFORM.
Lekarze muszą wykluczyć takie możliwości, ale gotowego rozwiązania – hodowania bakterii, na które potrzeba od 24 do 48 godzin – nie można zastosować w przypadku trudno dostępnych miejsc takich jak płuca. W efekcie zbyt wiele dzieci poddaje się niepotrzebnemu leczeniu antybiotykami o szerokim spektrum działania tylko dlatego, że nie można wykluczyć obecności bakterii. A równocześnie zaniechanie antybiotykoterapii często skutkuje powrotem do szpitala z nasilonymi objawami.
Od genów i białek po szybkie testy
Konsorcjum projektu PERFORM podjęło się rozwiązania tej kwestii. W tym celu badacze wykorzystali potencjał nowej techniki, tak zwanego sekwencjonowania RNA z krwi. – Zamiast czekać na wzrost bakterii lub uciekać się do metod molekularnych, by zidentyfikować patogen, zaproponowaliśmy metodę identyfikacji infekcji bakteryjnej na podstawie odpowiedzi immunologicznej dziecka na dany patogen. U podstaw tej koncepcji leży założenie, że identyfikacja specyficznej odpowiedzi gospodarza na bakterie może pomóc w odróżnieniu infekcji bakteryjnych od lekkich stanów wywoływanych obecnością wirusów – wyjaśnia prof. Michel Levin.
Lekarze i naukowcy z całej Europy przetestowali dwie różne metody na próbkach krwi pobranych od 6 tys. dzieci. Jedna z nich wykrywała zmiany w genach w reakcji na bakterie lub wirusy, a druga pozwalała rozpoznawać białka wytwarzane w odpowiedzi na te dwa typy infekcji.
– Udało się nam wykazać, że ekspresja wzorca RNA w próbce krwi pozwala dokładnie odróżnić infekcję bakteryjną od wirusowej. Jednocześnie odkryliśmy, że potrzeba do tego tylko trzech do pięciu genów. To samo dotyczy białek, wystarczy niewielka ich liczba, by uzyskać potrzebny wynik – dodaje prof. Levin.
Badania nie były jednak łatwe. W organizmie każdego z badanych pacjentów powstawały miliony sekwencji RNA oraz peptydów. Znaczne zmniejszenie ich liczby wymagało zastosowania zaawansowanych metod obliczeniowych, a przygotowanie szybkiego testu, który na podstawie wskazanych genów dawałby wyniki w ciągu godziny, nadal stanowi problem. Firma biotechnologiczna bioMérieux podjęła już prace nad opracowaniem prototypu takiego urządzenia.
Projekt, oprócz zaproponowania przełomowej metody badawczej, przyczynił się także do uzyskania dużej ilości danych dotyczących wzorców i przypadków chorób, w których przebiegu pojawia się gorączka. Szczególnie istotnym odkryciem było stwierdzenie, że u wielu dzieci cierpiących na poważne i zagrażające życiu infekcje bakteryjne w nosie lub gardle występują także wirusy.
– To sugeruje, że infekcja bakteryjna i infekcja wirusowa są powiązane. Okazuje się, że infekcje wirusowe mogą obniżać odporność dziecka lub zmieniać odpowiedź jego układu immunologicznego na infekcję, co z kolei umożliwia namnażanie się bakterii. Dowodzi to, że obecność wirusa w nosie lub gardle dziecka nie wyklucza możliwości wystąpienia ciężkiej infekcji bakteryjnej – zauważa prof. Michel Levin.
Projekt PERFORM ma się zakończyć w czerwcu 2021 roku, ale rozpoczęła się już jego kontynuacja – projekt DIAMONDS. Nowy projekt pozwoli zbadać hipotezę, zgodnie z którą wszystkie choroby zakaźne i zapalne można diagnozować szybko i dokładnie za pomocą sygnatur genów.
– Zdecydowana większość dzieci pojawiających się na izbie przyjęć to przypadki lekkich schorzeń, które nie wymagają leczenia, ale są wśród nich również nieliczni mali pacjenci cierpiący na infekcje bakteryjne, z których mogą się rozwinąć choroby zagrażające życiu, takie jak posocznica, zapalenie opon mózgowych, zapalenie płuc, zapalenie kości i szpiku czy bakteryjne zapalenie stawów – mówi prof. Michel Levin z wydziału Pediatrii i Międzynarodowej Opieki Zdrowotnej Dzieci w Imperial College w Londynie, koordynator projektu PERFORM.
Lekarze muszą wykluczyć takie możliwości, ale gotowego rozwiązania – hodowania bakterii, na które potrzeba od 24 do 48 godzin – nie można zastosować w przypadku trudno dostępnych miejsc takich jak płuca. W efekcie zbyt wiele dzieci poddaje się niepotrzebnemu leczeniu antybiotykami o szerokim spektrum działania tylko dlatego, że nie można wykluczyć obecności bakterii. A równocześnie zaniechanie antybiotykoterapii często skutkuje powrotem do szpitala z nasilonymi objawami.
Od genów i białek po szybkie testy
Konsorcjum projektu PERFORM podjęło się rozwiązania tej kwestii. W tym celu badacze wykorzystali potencjał nowej techniki, tak zwanego sekwencjonowania RNA z krwi. – Zamiast czekać na wzrost bakterii lub uciekać się do metod molekularnych, by zidentyfikować patogen, zaproponowaliśmy metodę identyfikacji infekcji bakteryjnej na podstawie odpowiedzi immunologicznej dziecka na dany patogen. U podstaw tej koncepcji leży założenie, że identyfikacja specyficznej odpowiedzi gospodarza na bakterie może pomóc w odróżnieniu infekcji bakteryjnych od lekkich stanów wywoływanych obecnością wirusów – wyjaśnia prof. Michel Levin.
Lekarze i naukowcy z całej Europy przetestowali dwie różne metody na próbkach krwi pobranych od 6 tys. dzieci. Jedna z nich wykrywała zmiany w genach w reakcji na bakterie lub wirusy, a druga pozwalała rozpoznawać białka wytwarzane w odpowiedzi na te dwa typy infekcji.
– Udało się nam wykazać, że ekspresja wzorca RNA w próbce krwi pozwala dokładnie odróżnić infekcję bakteryjną od wirusowej. Jednocześnie odkryliśmy, że potrzeba do tego tylko trzech do pięciu genów. To samo dotyczy białek, wystarczy niewielka ich liczba, by uzyskać potrzebny wynik – dodaje prof. Levin.
Badania nie były jednak łatwe. W organizmie każdego z badanych pacjentów powstawały miliony sekwencji RNA oraz peptydów. Znaczne zmniejszenie ich liczby wymagało zastosowania zaawansowanych metod obliczeniowych, a przygotowanie szybkiego testu, który na podstawie wskazanych genów dawałby wyniki w ciągu godziny, nadal stanowi problem. Firma biotechnologiczna bioMérieux podjęła już prace nad opracowaniem prototypu takiego urządzenia.
Projekt, oprócz zaproponowania przełomowej metody badawczej, przyczynił się także do uzyskania dużej ilości danych dotyczących wzorców i przypadków chorób, w których przebiegu pojawia się gorączka. Szczególnie istotnym odkryciem było stwierdzenie, że u wielu dzieci cierpiących na poważne i zagrażające życiu infekcje bakteryjne w nosie lub gardle występują także wirusy.
– To sugeruje, że infekcja bakteryjna i infekcja wirusowa są powiązane. Okazuje się, że infekcje wirusowe mogą obniżać odporność dziecka lub zmieniać odpowiedź jego układu immunologicznego na infekcję, co z kolei umożliwia namnażanie się bakterii. Dowodzi to, że obecność wirusa w nosie lub gardle dziecka nie wyklucza możliwości wystąpienia ciężkiej infekcji bakteryjnej – zauważa prof. Michel Levin.
Projekt PERFORM ma się zakończyć w czerwcu 2021 roku, ale rozpoczęła się już jego kontynuacja – projekt DIAMONDS. Nowy projekt pozwoli zbadać hipotezę, zgodnie z którą wszystkie choroby zakaźne i zapalne można diagnozować szybko i dokładnie za pomocą sygnatur genów.
