Сім годин замість кількох днів: новий метод пришвидшує діагностику інфекцій крові

Експериментальна діагностична платформа дозволила приблизно за сім годин ідентифікувати бактерії безпосередньо з цільної крові та одночасно оцінити їхню чутливість до антибіотиків. Результати, опубліковані в Science Advances, можуть стати основою для швидшого вибору терапії при інфекціях кровотоку, однак метод ще потребує клінічної валідації.

При сепсисі швидкість встановлення причини інфекції має критичне значення. Традиційна мікробіологічна діагностика інфекцій кровотоку часто потребує кількох днів: спочатку бактерії повинні вирости до концентрації, достатньої для виявлення, після чого необхідно ідентифікувати збудника та визначити його чутливість до антибіотиків.

Дослідники Університету штату Пенсильванія запропонували інший підхід, який поєднує прискорене культивування бактерій, їх виділення з крові, молекулярну ідентифікацію та тестування антибіотикочутливості в одному процесі.

Чому стандартна діагностика займає так багато часу

Інфекції кровотоку є причиною приблизно 40% випадків сепсису, які потребують госпіталізації.

Одна з головних діагностичних проблем полягає в тому, що концентрація бактерій у крові може бути дуже низькою. Крім того, сама кров є складним біологічним середовищем, яке ускладнює безпосереднє виявлення мікроорганізмів.

Тому стандартний підхід ґрунтується на посіві: зразок крові інкубують доти, доки бактерії не розмножаться до рівня, який можна зафіксувати. Після підтвердження росту необхідні додаткові процедури для визначення виду мікроорганізму та його чутливості до антибіотиків.

У результаті повна відповідь може потребувати від двох до семи днів.

Для пацієнта із сепсисом це надто тривалий час, тому антибактеріальну терапію зазвичай доводиться починати емпірично, ще до отримання остаточних результатів.

Дослідники змінили сам принцип культивування

Новий метод побудований таким чином, щоб не чекати завершення традиційного циклу вирощування бактерій.

Зразки крові поміщають у спеціальне поживне середовище, яке одночасно сприяє росту бактерій та допомагає відокремлювати їх від клітин крові.

Під час культивування дослідники не чекають однієї кінцевої точки, а відбирають невеликі зразки через певні проміжки часу.

Це дозволяє почати аналіз бактерій ще тоді, коли їхня кількість продовжує збільшуватися.

Такий підхід, за словами авторів, дає можливість скоротити час до отримання результату без необхідності відмовлятися від етапу культивування, який залишається важливим для високої чутливості тестування.

Ідентифікація бактерій — за генетичними та клітинними характеристиками

Для визначення конкретного збудника дослідники використали молекулярний аналіз генетичного матеріалу бактерій у поєднанні з методами аналізу окремих клітин.

Бактерії вивчали за допомогою мікроскопічної візуалізації, а отримані зображення аналізували комп’ютерними алгоритмами, які допомагали відокремити сигнали мікроорганізмів від фонового шуму.

Це дозволило виявляти патогени навіть за їх низької концентрації у крові.

Але дослідники поставили перед собою ширше завдання: не лише відповісти на питання «яка бактерія спричинила інфекцію?», а й одразу визначити «який антибіотик буде проти неї ефективним?».

Ідентифікація та антибіотикочутливість — приблизно за 7 годин

Метод перевірили приблизно на 100 зразках крові з підтвердженою інфекцією, отриманих від пацієнтів і збережених у клінічній мікробіологічній лабораторії.

Поєднання прискореного культивування, молекулярної діагностики та аналізу окремих клітин дозволило провести комплексне дослідження приблизно за сім годин.

Система не лише ідентифікувала бактеріального збудника, а й визначала його реакцію на антибіотики — тобто потенційну чутливість або резистентність.

Якщо такий підхід буде підтверджений у подальших дослідженнях, він потенційно може дозволити лікарю значно раніше перейти від емпіричної широкоспектрової терапії до більш цілеспрямованого лікування.

Чому це важливо для антибіотикорезистентності

При підозрі на сепсис затримувати антибіотикотерапію до отримання результатів посіву неможливо. Тому на початковому етапі нерідко застосовують препарати широкого спектра.

Швидше визначення збудника та його чутливості потенційно може допомогти раніше деескалювати або скоригувати антибактеріальну терапію, уникати неефективних препаратів і зменшувати непотрібний антибіотичний тиск.

Це робить нову технологію цікавою не лише з погляду швидкості діагностики, а й у контексті боротьби з антимікробною резистентністю.

Але точність поки недостатня для рутинного використання

Попри перспективні результати, автори повідомили про важливе обмеження.

Трохи більше ніж у 4% зразків виникали так звані дуже серйозні помилки під час визначення антибіотикочутливості — бактерію могли неправильно класифікувати як чутливу або резистентну до певного антибіотика.

У реальній клінічній практиці така помилка потенційно може призвести до вибору неефективного лікування.

Тому дослідники прямо зазначають, що перед впровадженням технології необхідно підвищити її точність.

Ще одна проблема — пацієнти, які вже отримували антибіотики до забору крові. Така терапія може впливати на життєздатність і ріст бактерій, а отже — на результати методу.

Це ще не готовий тест для сепсису

Важливо правильно інтерпретувати результати дослідження.

Метод не є тестом, який самостійно «діагностує сепсис». Він спрямований передусім на швидку діагностику бактеріальної інфекції кровотоку — ідентифікацію збудника та визначення антибіотикочутливості.

Сепсис залишається клінічним синдромом дисрегульованої відповіді організму на інфекцію, тому його діагностика не може ґрунтуватися лише на виявленні бактерії в крові.

Крім того, дослідження проводилося приблизно на 100 уже позитивних зразках, а не як масштабне проспективне випробування у всіх пацієнтів із підозрою на сепсис.

Перегляньте записи:

Що далі

Команда планує інтегрувати в платформу більше автоматизації та алгоритмів штучного інтелекту, щоб прискорити аналіз і знизити кількість помилок.

Також дослідники вважають, що підхід потенційно можна адаптувати до більшої кількості патогенів і, можливо, до грибкових інфекцій.

Наступним критичним етапом мають стати більші клінічні дослідження, які покажуть, наскільки надійно система працює у реальних пацієнтів, зокрема після початку антибактеріальної терапії, та чи справді швидший результат змінює лікування і клінічні наслідки.

Головний висновок

Новий лабораторний підхід дозволив приблизно за 7 годин ідентифікувати бактеріального збудника інфекції кровотоку та одночасно оцінити його чутливість до антибіотиків — замість кількох днів, які можуть знадобитися при традиційній діагностиці.

Технологія може стати важливим інструментом для швидшої цільової антибіотикотерапії при інфекціях кровотоку та сепсисі. Однак рівень серйозних помилок понад 4% і необхідність перевірки методу в реальній клінічній практиці поки не дозволяють говорити про його готовність до рутинного застосування.

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.