Kết hợp cấu hình biểu hiện gen vật chủ và phát hiện mầm bệnh di truyền từ axit nucleic huyết tương cho phép chẩn đoán nhiễm trùng huyết chính xác

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Vi sinh vật tự nhiêncác nhà nghiên cứu đã phát triển phương pháp đo huyết tương vi sinh vật chủ tích hợp để hỗ trợ chẩn đoán nhiễm trùng huyết.

Nghiên cứu: Phương pháp đo huyết tương vi sinh vật chủ tích hợp để chẩn đoán nhiễm trùng huyết trong một nhóm tương lai gồm những người trưởng thành bị bệnh nặng.  Tín dụng hình ảnh: Kateryna Kon / Shutterstock
Nghiên cứu: Phương pháp đo huyết tương vi sinh vật chủ tích hợp để chẩn đoán nhiễm trùng huyết trong một nhóm tương lai gồm những người trưởng thành bị bệnh nặng. Tín dụng hình ảnh: Kateryna Kon / Shutterstock

Tiểu sử

Nhiễm trùng huyết chiếm 20% tổng số ca tử vong trên toàn thế giới và 20% đến 50% ca tử vong tại bệnh viện ở Hoa Kỳ. Để điều trị kháng sinh kịp thời và hiệu quả, điều quan trọng cho sự sống còn của nhiễm trùng huyết, cần phải phát hiện và xác định ban đầu các nhiễm trùng do vi sinh vật. Tuy nhiên, không có mầm bệnh căn nguyên nào được xác định trong hơn 30% trường hợp. Phân biệt nhiễm trùng huyết với các rối loạn toàn thân không do nhiễm trùng là điều cần thiết vì chúng thường có biểu hiện giống nhau về mặt lâm sàng khi nhập viện.

Về nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một công cụ chẩn đoán nhiễm trùng huyết kết hợp việc lập hồ sơ phiên mã vật chủ cùng với việc xác định mầm bệnh trên phạm vi rộng.

Tại hai bệnh viện chăm sóc cấp ba, nhóm nghiên cứu đã tiến hành một cuộc kiểm tra quan sát tiền cứu đối với những bệnh nhân người lớn bị bệnh nặng được đưa vào phòng chăm sóc đặc biệt (ICU) từ khoa cấp cứu (ED). Bệnh nhân được chia thành năm nhóm phụ dựa trên sự hiện diện hoặc không có nhiễm trùng huyết. Những bệnh nhân này bao gồm những người đã: (1) nhiễm trùng huyết được chẩn đoán lâm sàng cũng như nhiễm trùng máu do vi khuẩn đã được xác nhận (Nhiễm trùng huyếtBSI); (2) nhiễm trùng huyết được phân tích lâm sàng cũng như nhiễm trùng không theo đường máu đã được xác nhận (Nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI); (3) nghi ngờ nhiễm trùng huyết đặc trưng với xét nghiệm vi sinh lâm sàng âm tính (Nhiễm trùng huyếtnghi ngờ); (4) bệnh nhân không có bằng chứng về nhiễm trùng huyết và lời giải thích cho căn bệnh hiểm nghèo của họ (Không nhiễm trùng huyết); hoặc (5) bệnh nhân có trạng thái không xác định (Indeterm).

Bằng cách tiến hành giải trình tự axit ribonucleic (RNA) trên các mẫu máu toàn phần, đầu tiên nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các biến thể phiên mã giữa những bệnh nhân bị nhiễm trùng huyết đã được chứng minh về mặt lâm sàng và vi sinh và những người không có triệu chứng nhiễm trùng. Một kỹ thuật được gọi là phân tích làm giàu tập hợp gen (GSEA) phát hiện các cụm gen trong tập dữ liệu có các chức năng sinh học liên quan.

Một nghiên cứu về biểu hiện gen khác biệt (DE) trong nhiễm trùng huyếtBSI và nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI các nhóm đã được tiến hành để xác định sự khác biệt hơn nữa giữa bệnh nhân nhiễm trùng huyết với nhiễm trùng trong máu so với các vị trí ngoại vi. Nhóm đã phát triển một công cụ phân loại chẩn đoán nhiễm trùng huyết phổ quát dựa trên các mẫu biểu hiện gen toàn máu để đáp ứng yêu cầu thực tế để chẩn đoán nhiễm trùng huyết trong nhiễm trùng huyếtBSI cũng như nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI người bệnh. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng chiến lược học tập máy hỗ trợ có túi (bSVM) để chọn các gen giúp phân biệt thành công nhất các bệnh nhân bị nhiễm trùng huyết (Nhiễm trùng huyếtBSI và nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI) và những người không nhiễm trùng huyết (No-sepsis).

Trung bình là 2,3 × 107 đọc được thu được sau khi giải trình tự RNA từ những bệnh nhân thu được có sẵn mẫu huyết tương. Hơn nữa, phân tích DE được thực hiện để xác định xem một tín hiệu sinh học hợp lý có thể được sử dụng để phân biệt bệnh nhân có và không bị nhiễm trùng huyết hay không.

Kết quả

Suy tim kịch phát, quá liều / ngộ độc, ngừng tim và thuyên tắc phổi là những tình trạng được chẩn đoán thường xuyên nhất trong nhóm Không nhiễm trùng huyết. Không phân biệt phân nhóm, hầu hết bệnh nhân cần hỗ trợ vận mạch và thở máy. Bệnh nhân nhiễm trùng huyếtBSI và nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI người đã được chứng minh nhiễm trùng huyết không cho thấy sự khác biệt nào so với bệnh nhân Không nhiễm trùng huyết về tuổi, giới tính, chủng tộc, dân tộc, điểm APACHE III, suy giảm miễn dịch, tình trạng đặt ống nội khí quản, số lượng bạch cầu tối đa, hoặc tỷ lệ tử vong trong 28 ngày. Trong nhóm bệnh nhân không nhiễm trùng huyết, tất cả trừ một bệnh nhân chứng minh được hai tiêu chí hội chứng đáp ứng viêm toàn thân (SIRS) trở lên.

Nghiên cứu cũng cho thấy sự điều hòa của các con đường liên quan đến quá trình xử lý và dịch mã RNA ribosome cùng với sự điều hòa của các gen liên quan đến tín hiệu miễn dịch bẩm sinh và sự phân hủy bạch cầu trung tính ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết. Sử dụng phân tích DE, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy 5.227 gen. Nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI thuần tập cho thấy sự phong phú trong các gen liên quan đến các chất bảo vệ, peptit kháng khuẩn, và tín hiệu G alpha cũng như các con đường khác. Mặt khác, nhiễm trùng huyếtBSI thuần tập cho thấy sự phong phú trong các gen liên quan đến tương tác điều hòa miễn dịch giữa các tế bào không lymphoid và lymphoid và tín hiệu CD28, trong số các chức năng khác.

Mô hình bSVM hiển thị vùng xác nhận chéo trung bình dưới đường cong đặc tính hoạt động của máy thu (ROC) (AUC) là 0,81. Các mẫu có số lượng bảng điểm thấp hơn ngưỡng kiểm soát chất lượng (QC) có khối lượng đầu vào trung bình thấp hơn so với các mẫu có đủ số lượng.

Điều thú vị là, một số gen biểu hiện khác biệt đã được xác định là dấu ấn sinh học nhiễm trùng huyết, bao gồm tăng CD177, kháng nguyên bạch cầu người bị kìm hãm – DR isotype (HLA-DRA), cho thấy dấu hiệu phiên mã có ý nghĩa sinh học từ RNA huyết tương. Trong nhiễm trùng huyếtkhông phải BSI giải trình tự gen thế hệ tiếp theo (mNGS) metagenomic trong huyết tương cho thấy ba trong số tám tác nhân gây bệnh nhiễm trùng đường tiết niệu do vi khuẩn (UTI) và hai trong số 25 tác nhân gây bệnh nhiễm trùng đường hô hấp dưới (LRTI) do vi khuẩn. Không ai trong số ba bệnh nhân bị viêm đại tràng nặng do C. difficile đã có mầm bệnh này. Ở 8 trong số 73 bệnh nhân bị nhiễm trùng huyết đã được chứng minh, đã tìm thấy thêm các mầm bệnh vi khuẩn tiềm ẩn không được xác định bằng phương pháp nuôi cấy.

Sự kết luận

Nhìn chung, các kết quả nghiên cứu cho thấy chẩn đoán nhiễm trùng huyết đáng tin cậy được tạo điều kiện thuận lợi nhờ sự kết hợp của việc lập hồ sơ biểu hiện gen vật chủ với xác định tác nhân gây bệnh theo hệ gen từ axit nucleic huyết tương. Nghiên cứu trong tương lai là cần thiết để xác minh và đánh giá tiện ích điều trị của chiến lược chẩn đoán không phụ thuộc vào nuôi cấy này.

Tham khảo tạp chí:
  • Kalantar, K., Neyton, L., Abdelghany, M., Mick, E., Jauregui, A., & Caldera, S. et al. (Năm 2022). Phương pháp đo huyết tương vi sinh vật chủ tích hợp để chẩn đoán nhiễm trùng huyết trong một nhóm tương lai gồm những người trưởng thành bị bệnh nặng. Vi sinh vật tự nhiên. doi: 10.1038 / s41564-022-01237-2 https://www.nature.com/articles/s41564-022-01237-2

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published.